SIEMENS SE ASOCIA CON MORGAN AUTOMATION PARA SUMINISTRAR “PELÍCULA” EN ACERÍA

Una importante acería de los Estados Unidos en Arkansas requirió un enfoque completamente nuevo para el manejo de bobinas para su estrategia de producción laminada a pedido. Su socio de equipos de ingeniería y manejo de materiales, Morgan Automation, ideó e implementó una serie de tres grúas totalmente automatizadas y no tripuladas para trabajar con dos carros de transferencia de bobinas que aceptan bobinas calientes de la viga de marcha del fresado caliente. Al fabricar esta solución de sistema, Morgan recurrió a su socio de control de movimiento y accionamiento, Siemens, quien proporcionó un complemento completo de accionamiento, plc, seguridad I/O, medidores de calidad de energía, PCs, hardware inalámbrico, además de software de comunicación y su TIA Portal para puesta en marcha y el monitoreo del proyecto. Según el presidente de Morgan Automation, Mark Sharamitaro, “La excelente fiabilidad y rendimiento de la solución de Siemens en este proyecto fue invaluable para ayudarnos a logar una eficiencia operativa completa y cero tiempo de inactividad durante los primeros seis meses de operación.

Este proyecto totalmente nuevo implicó el manejo de aproximadamente 1000 bobinas o 30,000 toneladas de acero al día en la acería. Una bobina típica en este patio es de aproximadamente 83” OD x 82” W y pesa 28 toneladas en promedio. Dado que la acería opera según una mentalidad “hecha a la orden”, existe un doble desafío de manejar bobinas calientes de la acería y organizar su preparación para su envío por camión, riel o barcaza, con un cuadrante adicional en el suelo para bobinas que se dirigen a través de los vagones de transferencia de bobinas proporcionados por Morgan al Pickling Line Tandem Cold Mill (PLTCM) en las instalaciones. En el patio de bobinas propuesto y cerrado, la viga caminante entregaría las bobinas de la acería caliente, luego el agarre de la grúa aseguraría la bobina individual y la colocaría en el carro de transferencia de bobinas o en un sillín en el cuadrante apropiado en el piso. Durante los bajos tiempos de producción, el sistema desfragmentaría el surtido de bobinas en las posiciones adecuadas para conservar el espacio de almacenamiento con un seguimiento completo en tiempo real. Cada grúa tiene una cámara termográfica para la detección de temperatura, más un sistema de posicionamineto láser pendiente de patente. El seguimiento completo de los datos se muestra claramente en la sala de control de la acería con cálculos de KPI en tiempo real.

Los objetivos para este nuevo autonomous coil yard (ACY) incluyeron la instalación interior para reducir el óxido y la corrosión, mejorar el manejo de la bobina para cumplir con los protocolos de envío, reducir los costos de energía al eliminar el manejo de carretillas elavadoras y reducir el distanciamiento físico de las bobinas, además de una ubicación más rápida de las bobinas en sus sillines para el manejo de grúas en las areas de preparación de envíos. En general, era fundamental la seguridad del personal, por lo que se implementaría un sistema de nueve gabinetes I/O remotos y 21 puertas de seguridad. La integración de toda la operación iba ser manejada por el sistema de gestión logística patentado Morgan CEPHAS con un motor basado en reglas para la toma de decisiones algorítmicas. Toda la gestión de la información sería transmitida y manejada por el personal de la acería, usando la platforma interna y virtual private network ( VPN).

Con estos requisitos de logística, rendimiento e integración de sistemas, Morgan comenzó el proceso de trabajar con el equipo de Siemens para utilizar la gama completa de opciones de productos y software para la construcción del sistema óptimo de manejo de materiales, control de movimiento y gestión de datos para ACY. Según Mark Sharamitaro, “Estábamos llevando nuestro sistema de gestión de almacenes CEPHAS establecido a este desafío y buscando unirlo a una sola interfaz, impulsada por las reglas establecidas por nuestro cliente, por lo que esencialmente hay un solo cubo de datos en cada bobina.” En este “cubo” están todas las características físicas y la temperatura de la bobina además de la ubicación determinada para la colocación. Todo estos datos se transmiten a través de una serie de módulos de accionamiento Siemens SINAMICS, SIMATIC PLCs y el servidor de monitorización de red SINEMA, complementados con el control de supervisión del WinCC V16 para la monitorización a largas distancias. Además, Siemens ofreció su conjunto inalámbrico SCALANCE de commutadores Ethernet y puntos de acceso para comunicar la topología de anillo y los datos VLAN para el personal de la sala de control de la acería.

Los componentes del controlador Siemens SIPLUS se utilizaron fuera de la casa electronica debido a las temperaturas ambientales más altas, ya que estos dispositivos están diseñados para entornos más hostiles. Sharamitaro informó que el equipo de Morgan realmente probó estos componentes más allá de sus calificaciones publicadas, por lo que su equipo sabía que se desempeñarían en esta aplicación, especialmente en el momento en que la grúa recogía la bobina caliente y la elevaba cerca del carro con los controles a bordo.




Sharamitaro también señaló la necesidad de un sistema de calidad integrado para identificar las bobinas secundarias en el piso y determinar su ruta de transferencia. A medida que se agarra cada bobina, una batería completa de sensores, interruptores, accionamientos de alimentación I/O, PLCs y comunicación inalámbrica envía información desde el carro de la grúa directamente a la casa de control. Las tres grúas de 190 toneladas están totalmente sincronizadas para manejar las bobinas entrantes de la fresadora caliente más la colocación en los carros de transferencia y líneas de preparación. La información alimenta el sistema CEPHAS de Morgan Automation, que realiza las determinaciones algorítmicas para cada bobina, basadas en parámetros predeterminados establecidos por la fresadora. Como resultado, se logra un sistema extremadamente eficiente y fiable de manejo de bobinas.

El personal de la acería (como se muestra en el enlace de vídeo) no puede acceder a ninguno de los cuatro cuadrantes en el ACY si los dispositivos de bloqueo están activados. El sistema de seguridad terrestre literalmente “pide” permiso a la grúa antes de permitir que el personal accede al área.

Los líderes del proyecto para Siemens fueron Roland Najbar, gerente de desarrollo de negocios, así como Rick Ludlow, gerente de cuentas, ambos enfocados en la industria de las grúas. Najbar comenta sobre este proyecto, “Una vez que tuvimos los requisitos completos de Morgan, nos fuimos a trabajar ensamblando nuestros productos de control de movimiento y manejo de materiales y suites de software para acomodarlos. La necesidad de una operación totalmente desatendida y comunicación inalámbrica en la acería presentó algunos desafíos, pero nuestro equipo respondió con una combinación de productos de accionamiento, inalámbricos, PLC probados en el tiempo, así como algunas ofertas más nuevas como el sistema de monitoreo de red SINEMA.” Señaló además que Morgan llevó las ofertas de Siemens a nuevas alturas de rendimiento, a través de la integración de CEPHAS, el sistema de gestión de lógistica que realiza el seguimiento de inventario y dirige cada bobina de la fresadora hasta la etapa de envío en un orden de movimiento determinista y sensible al tiempo.

Los accionamientos SINAMICS accionan con la interfaz de los SIMATIC S7-1500 PLCs en esta aplicación para distribuir sin problema datos y comandos a través de una red de seguridad I/O distribuida por el equipo de grúa de Siemens.
Najbar también citó la redundancia intencional en la seguridad del accionamiento y el aislamiento de producción que permitió a los grúas seguir trabajando independientemente pero de una manera altamente integrada para lograr un entorno de producción sin escalas en la acería. A través del SIMATIC S7-1500TF PLC de Siemens, se proporciona seguridad integrada, junto con los accionamientos en este sistema. El protocolo de comunicación abierto en el PLC permite aplicaciones de lenguaje de alto nivel C++ como convertidores de protocolo, conectividad de base de datos, algoritmos complejos como los del sistema Morgan CEPHAS además de la integración de sistemas de visión de grúa y rastreadores láser.




Para evidenciar el ahorro de energía, Siemens también proporcionó sus medidores de potencia PAC3200 que rastrean y registran el consumo de energía en curso en un sistema y comunican datos de manera eficiente a través de un protocolo de red. Otro componente clave en la solución Siemens de aquí fue el SINAMICS S120 Smart Line Module para aplicaciones de grúa, que cuenta con accionamiento regenerativo a bordo. Esta característica toma el exceso de potencia de motor de un poliposto de grúa, por ejemplo, durante el descenso y lo alimenta a otro componente del sistema o de vuelta a la red para un ahorro de energía rastreable para el cliente. Además, este Smart Line Module tiene una aplicacón particular en el mundo de las grúas, ya que cuenta con una alimentación conmutada por línea que se ve reforzada por el uso de IGBTs que evitan las fallas de comutación típicas de los rectificadores basados en tiristores.

Morgan Automation es una empresa hermana de Morgan Engineering y parte del grupo de empresas Morgan Industries, que ha servido la industria del acero durante más de 150 años. Morgan diseña, construye, encarga y presta servicios a sus sistemas. Morgan Engineering es bien conocido en todo el mundo como el diseñador líder de grúas aéreas eléctricas, poseedor de miles de patentes y diseños y fabricante de más de 30,000 grúas. Además, de grúas aéreas personalizadas para empresas de aluminio, acerías, plantas de energía eléctrica, instalaciones de basura, manejo de contenedores e industria general, Morgan fabrica equipos como coches de transferencia, cucharones, cubos de chatarra, prensas, manipuladores y grandes fabricaciones. Ha sido en una estrecha relación de proveedor con Siemens Motion Control durante más de una década.

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