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Industrielle Automation 3/2015

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Industrielle Automation 3/2015

SENSOR+TEST

SENSOR+TEST 2015 I SPECIAL Messtechnik für Messtechnik Externes Messsystem sorgt für die zuverlässige Prozessüberwachung in der Stahlindustrie Produkte, beispielsweise Fein- oder Grobbleche, gewährleistet werden kann. Überwachen, analysieren und archivieren Andreas Quick Damit hochwertige Stahlprodukte den strengen Spezifikationen entsprechen, messen Dickenmessanlagen für Kaltwalz-, Warmwalzund andere Fertigungsstraßen online in Echtzeit den Produktionsprozess. In Kombination mit einem anlagenübergreifenden Messsystem werden neben den messanlagenspezifischen Parametern auch Prozess-, Maschinen-, Anlagenund Qualitätsdaten ermittelt und über Langzeitarchivierung dauerhaft sichtbar gemacht. Dr.-Ing. Andreas Quick ist Produktmanagement- Leiter bei der iba AG in Fürth Die stetig steigenden Qualitätsanforderungen und die strengen Fertigungstoleranzen in der produzierenden Industrie erfordern ein umfassendes System zur Qualitätssicherung sowie zur Aufzeichnung der Produktdaten für die lückenlose Rückverfolgung. Der Herstellungsprozess muss dafür so beschaffen sein, dass er nicht nur die individuellen Kundenanforderungen berücksichtigt, sondern eine geeignete Messtechnik zur Prozessüberwachung und Produktkontrolle in den Produktionsanlagen etabliert ist. Auf den Herstellungsprozess von Metallblechen beispielsweise wirkt eine Vielzahl unterschiedlicher Einflussgrößen – physikalische Komponenten sowie auch Faktoren, die ihren Ursprung in der Maschine selbst haben oder aus dem Prozess heraus entstehen. Um diese Wirkungszusammenhänge für eine qualitätsorientierte Fertigung sicherzustellen, muss der Anlagenbetreiber genaue Kenntnis über die Maschinen-, Prozess-, Material- und Produktdaten erhalten und diese auch langfristig archivieren können. Nur so kann er die einzelnen Prozessparameter überwachen, bei Nichteinhaltung vorgegebener Toleranzwerte oder beim Auftreten von Fehlern gezielte Maßnahmen zur rechtzeitigen Abstellung einleiten, damit letztlich die Produktqualität und vollständige Rückverfolgbarkeit der Die Thermo Scientific Messanlage besteht aus der Messmechanik mit Detektoren, dem Messstellenrechner, einer Visualisierungsstation und dem Langzeitarchiv. Für die Langzeitarchivierung der Messdaten und die übergreifende Prozess- und Qualitätsdatenanalyse wird das System der Iba AG aus Fürth eingesetzt. „Wenn der Anlagenbetreiber noch weitere Parameter zur Dicken- und Profilmessung hinzunimmt, Daten aus der Regelung in die Messung integriert werden oder Daten von mehreren Messanlagen gleichzeitig ausgewertet werden, behält man mit diesem System den Überblick“, erklärt Gerald Schöppner, Leiter Software Entwicklung bei Thermo Fisher Scientific. Das Iba-System ist ein PC-basiertes herstellerneutrales System, das den Produktionsprozess an mehreren Stellen isochron überwacht, analysiert und die Daten archiviert, um mehrere Prozesskomponenten zueinander in Beziehung zu setzen. Somit kann das Verhalten komplexer und schneller Prozesse sowie heterogener Automatisierungssysteme analysiert und optimiert werden. Optimierter Materialeinsatz und Produktionsprozesses Die Funktionsweise der Dicken- und Profilmessung wird am Beispiel einer Warmbreitbandstraße für die Stahlblechherstellung deutlich. Der C-Bügel kann für eine Bandbreite bis zu 2 200 mm und mehr ausgelegt werden und verfügt über ein Halb leiterdetektoren-Array mit einer hohen Profilauflösung und Genauigkeit. Gemessen werden neben dem Banddicken-Querprofil weitere Parameter wie das Temperatur profil, die Bandbreite und Bandgeschwindigkeit, Grate und Rillen sowie die Kantenform (edge drop). „Der Vorteil ist, dass unsere Messanlagen online und in Echtzeit die Absolutdicke und die Abweichung vom Dickensollwert generieren“, so Gerald Schöppner. Mit der Online-Messung kann der Anwender den Rohmaterialeinsatz und gleichzeitig den Produktionsprozess optimieren. Auf diese Weise vermindert sich der Ausschuss, die Produktqualität kann verbessert und nachgewiesen werden. 26 INDUSTRIELLE AUTOMATION 3/2015

„Die Dicken- und Profilprüfung ist für den Prozess unbedingt erforderlich“, erklärt Gerald Schöppner. Im Stahl- und Aluminiumblechwalzprozess werden die Messdaten von den Zwischenstichen genutzt, um das Walzmodell zu optimieren. Beim letzten Stich geht es um die Qualität des Produkts – darum, dass die vom Anwender bestellten Parameter für das gewalzte Band erfüllt sind. Die Fülle an Daten beherrschen Die am C-Bügel aufgenommenen Messsignale werden an die Bedienstation übertragen und auf dem Monitor als Quer- und Längsprofil grafisch angezeigt. „Die in unserer Messanlage berechneten Messwerte werden über eine Schnittstelle an das Iba- System übertragen“, bestätigt Gerald Schöppner. Diese Werte werden von dem Datenaufzeichnungssystem IbaPDA aufgezeichnet. Es nimmt zudem noch andere messsystemrelevante Einflussgrößen wie die Temperatur am Messkopf, die Materialtemperatur oder Randspuren auf. Auch Daten aus der Anlagenautomatisierung, die der Anlagenbetreiber zur Prozessanalyse benötigt, können einfach integriert werden. „Diese Fülle an Messdaten kann sowohl für den Prozessingenieur zur Wartung und Instandhaltung der Anlage interessant sein als auch für die Qualitätskontrolle am Ende der Produktionslinie“, ergänzt der Leiter Software Entwicklung. „Hier kommt der Vorteil des Datenaufzeichnungssystems zum Tragen: die breite Konnektivität zu den verwendeten unterschiedlichen Automatisierungen inklusive der verschiedenen Erfassungsmethoden für heterogene Anlagenkomponenten. Letztlich kann Iba an jedes Automatisierungssystem angeschlossen werden.“ Langzeitanalysen zeigen Korrelationen auf Die Thermo Scientific Messanlagen nutzen das System zur Datenaufzeichnung, Analyse und Reporterstellung. Die Messwerte und Anlagenzustände werden in Messdateien (s. g. DAT-Files) aufgezeichnet und mit dem Analyseinstrument IbaAnalyzer dargestellt. Für die Erstellung der Messdateien gibt es verschiedene Möglichkeiten zum Beispiel über Profibus mit dem Profibus-Sniffer IbaBM-DPM-S. Mit ihm können bis zu 512 Analog- und 512 Digitalsignale pro Millisekunde mitgelesen werden. Weder der Profibus noch die Steuerung werden zusätzlich belastet, da das Gerät selbst kein aktiver Teilnehmer am Bus ist. Mit dem Iba- Interface Generic TCP/IP lassen sich Daten einfach und flexibel über eine Ethernet- Verbindung von der Messanlage zum Datenaufzeichnungssystem IbaPDA übertragen und in Messdateien speichern. Bei einigen Messanlagen mit sehr großen Datenmengen erfolgt die Übertragung der Messdaten zum IbaPDA-System via Ankopplung über Reflective Memory. Umfangreiches Reporting Da alle gemessenen Daten als Iba-DAT-Files archiviert werden, können jederzeit detaillierte Analysen durchgeführt werden. Nach Extraktion wesentlicher Parameter in das datenbankgestützte Auswertesystem stehen mithilfe der Analysesoftware Funktionali- CDS4000 Strom- Sensoren. Die neueste AMR-Generation. Messbereiche bis 450 A bei bis zu 65 % geringerem Volumen verglichen mit herkömmlichen closed-loop Stromsensoren mit integrierter Stromschiene. Hohe Bandbreite bis zu 750 kHz (-3 dB) und schnelle Antwortzeiten von bis zu 0,5 µs bei einer herausragenden Gesamtgenauigkeit von 0,8 %. Typische Einsatzgebiete : • Solarwechselrichter • Frequenzumrichter und Servoantriebe • Variable AC-Antriebe • Unterbrechungsfreie Stromversorgungen • Konverter für Gleichstrommotoren • Schaltnetzteile etc. Sensor + Test , 12 - 443 PCIM , 6 - 421 Weltweit auch erhältlich bei RS Components! 01 Sondenbügel an einer Warmbreitbandstraße: Im oberen Bügelarm befinden sich die beiden Röntgenquellen, das Detektor-Array liegt im unteren Bügelarm Sensitec GmbH Georg-Ohm-Str. 11 · 35633 Lahnau Tel.: +49 6441 97 88-0 Fax: +49 6441 97 88-17 E-Mail: sensitec@sensitec.com www.sensitec.com