Für die Instandhaltung und Reparatur von Flugzeugen der Lufthansa und anderer Airlines betreibt Lufthansa Technik in Hamburg ein Überholungs-, Entwicklungs- und Logistikzentrum mit rund 10.000 Mitarbeitern. In einer speziell dafür eingerichteten Halle werden die Flugzeuge lackiert. Mit sechs Arbeitsplattformen, die an Matrix-Kranbahnen hängen und wie eine Teleskop-Hebebühne nach unten und oben bewegt werden können, lassen sich Arbeiten an der Außenhaut der Flugzeuge wie Schleifen, Reinigen und Lackieren ausführen. Die Plattformen der Kranbahnen können frei wechseln.

Innovativer Technologie-Cocktail

Die 1990/91 gebaute Anlage musste wegen der veralteten Steuerungstechnik und der daraus resultierenden Störungsanfälligkeit sowie Ersatzteilemangel erneuert werden. Oberste Priorität dabei hatte der Ersatz der elektrischen Sicherheitsverriegelungen. Den Auftrag für die Erneuerung des Steuerungskonzepts einschließlich des Austausches der Datenübertragung und der Bedieneinheiten erhielt die Firma bürge-fischer AG (bfag), Industrieautomation in Safenwil, Schweiz. Die von bfag konzipierte Lösung basiert auf einer Ethernet-Kommunikation mit rund 50 Teilnehmern. Mit diesem Systemaufbau wird der Fernzugriff von jedem Punkt auf jede Komponente gewährleistet. Die Sicherheitsfunktionen wurden mit Distributed Safety realisiert und das Ganze mit Industrial Wireless LAN kombiniert - ein Technologie-Cocktail, der einiges an Herausforderungen beinhaltete. „Siemens ist der einzige Anbieter, der die Kombination Wireless und Safety zum heutigen Zeitpunkt realisieren kann“, meint Georg Peter, der das Projekt als Softwareingenieur für bfag begleitete.

Steuerung mit integrierter Sicherheit

Die Innovation bei dieser Anlage besteht darin, dass sicherheitsgerichtete Informationen wie z. B. Not-Aus in Realtime über ein dynamisches Wireless-Netz verteilt werden. Ermöglicht wird das durch das fehlersichere, auf Ethernet basierende Profisafe V2-Protokoll. Die Fehlersicherheit auf den Steuerungen wurde mit der speziellen Software S7 Distributed Safety projektiert. Distributed Safety bedeutet, dass jede der 15 dezentral eingesetzten CPUs mit integrierten Sicherheitsfunktionen arbeitet. Lufthansa setzt in diesem Fall die CPUs Simatic S7-315F ein. Patric Ryf, Software-Entwickler bei bfag, erklärt die Vorteile: „Wird auf einer Plattform eine Not-Aus-Taste gedrückt, geht das Signal über die Steuerung der Plattform via WLAN zur Kopfstation und wieder zurück über WLAN an die entsprechende Kranbrücke, die dann zusammen mit der Plattform abgeschaltet wird.“ Dies erfordert eine enorme Schnelligkeit der Steuerung, d. h. Realtime-Anforderungen von weniger als 400 Millisekunden. Diese Konzeption der Sicherheitssteuerung hat auch dazu beigetragen, dass während der Inbetriebsetzung zusätzlich gestellte Forderungen des TÜV problemlos abgedeckt werden konnten, was sonst nur mit großem Hardware-Aufwand möglich gewesen wäre.

Gleiches Prinzip wie beim Handy

Für die Verlängerung der Ethernetkabelverbindung über die Luftstrecke wurden Scalance-Komponenten als WLAN-Access Points eingesetzt. Die verschiedenen Stationen können sich frei verbinden. Die Clients (Kranbrücken und Plattformen) müssen beim Fahren positionsbedingt zwischen zwei Access Points wechseln können. „Dies funktioniert nach dem gleichen Prinzip wie beim Handy, also ein Roaming zwischen zwei Access Points“, erklärt Georg Peter. Um dies innerhalb von Millisekunden zu gewährleisten, setzt bfag bei den verwendeten Scalance W-700 das siemensspezifische Rapid Roaming-Verfahren ein, da bei Wireless-Industrieanwendungen, bei denen zwischen mehreren Antennen gewechselt werden muss, das herkömmliche Know-how und die Roaming-Verfahren aus der Informatik vor allem bezüglich der Geschwindigkeitsanforderungen nicht mehr ausreichen. „Zwei Antennen wurden benötigt, damit die Sendeleistungen nicht zu hoch werden. Wir bewegen uns im Flughafenareal in einem sensiblen Bereich. Um den Flugfunkverkehr nicht zu stören, müssen die Grenzwerte streng eingehalten werden.“

Dank flexibler Planung fristgerecht fertig

Im Laufe des Projektes mussten immer wieder neue Lösungen gesucht und binnen kurzer Zeit umgesetzt werden. So konnte beispielsweise die schnelle Datenkommunikation aus Performance-Gründen nicht nach dem ursprünglich geplanten Konzept ausgeführt werden und wurde schließlich mit PN/PN-Profinet-Kopplern gelöst, die auf der Profinet-IO-Ebene Signale austauschen und eine deterministische, fehlersichere Kommunikation zwischen zwei CPUs ermöglichen. Eine große Herausforderung bei der Realisierung war das enge Zeitfenster des Endkunden. „Anfang November erhielten wir von Lufthansa die Freigabe für den Umbau und legten am 1. Dezember los“, berichtet Alex Meier, Leiter Systemplanung und Verkauf bei bfag. „Am 7. Januar musste die fertige Anlage übergeben werden, denn für diesen Zeitpunkt waren zwei Flugzeuge für Lackierarbeiten eingeplant. Eine Vergabe der Arbeit nach außen hätte extrem hohe Kosten zur Folge gehabt.“ Nach der Abnahme durch den TÜV konnte die Anlage fristgerecht übergeben werden - mit einigen Verbesserungen für den Kunden. So wurde aufgrund der hohen Verfügbarkeit der Steuerung eine massive Reduktion der Stillstandszeiten erreicht.

Technische Highlights der Lackierhalle

• Fehlersicherer Controller Simatic S7-315F mit S7 Distributed Safety
• Fehlersicheres Profisafe V2-Protokoll zum Verteilen der sicherheitsgerichteten Informationen in Echtzeit
• Access Points/Clients Scalance W-700 mit Rapid Roaming
• Simatic Panel PC IWLAN

bürge-fischer ag

Die Schweizer bürge-fischer ag verfügt über mehr als 25 Jahre Erfahrung in der industriellen Automation. Ein Schwerpunkt dabei ist die Programmierung und Inbetriebsetzung von PLCs.Bf realisiert umfassende Automatisierungsprojekte auch als Generalunternehmer. Von der Analyse der Arbeitsprozesse über Engineering und Projektmanagement bis hin zum Rund-um-die-Uhr-Service ist das gesamte Leistungsspektrum vertreten.

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