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Industrielle Automation 5/2016

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Industrielle Automation 5/2016

SENSORIK UND MESSTECHNIK

SENSORIK UND MESSTECHNIK Alles unter Kontrolle Optische Längen- und Geschwindigkeitssensoren sorgen für zuverlässige Prozesse und präzise Längenzuschnitte Pierre Passarge, Ellen-Christine Reiff Bahnwaren die in Walz- oder Papierwerken, in der Textilindustrie oder Lebensmittelindustrie produziert werden, erfordern eine exakte und zuverlässige Längenund Geschwindigkeitsmessung. Kontaktierende Messverfahren stoßen hier schnell an ihre Grenzen. Berührungsfreie Sensoren sind dagegen robust, ausfallsicher, trotzen hohen Temperaturen und werden selbst strengen Hygienebestimmungen gerecht; lasergenau und schnell. Lesen Sie, welche Messaufgaben spielend realisierbar sind. Dipl.-Ing. (BA) Pierre Passarge, Strategisches Produktmarketing bei der Polytec GmbH; Ellen-Christine Reiff, M.A., Redaktionsbüro Stutensee Berührungslose, optische Messsysteme bieten gute Voraussetzungen für hochpräzise, rückwirkungsfreie Längen- und Geschwindigkeitsmessungen in diversen Bereichen. Die für den Einsatz in rauen Umgebungen entwickelten Laser Surface Velocimeter (LSV) von Polytec arbeiten ohne Verschleiß und sind auch im Dauerbetrieb rund um die Uhr wartungsfrei. Ihre Messdaten lassen sich zudem gut in die Prozesssteuerung einbinden. Dabei ist ihre Funktion einfach zu verstehen: Sie nutzen das Differenz-Laser-Doppler-Prinzip und werten das von einem bewegten Objekt zurückgestreute Laserlicht aus. Im Gegensatz zu herkömmlichen berührungslosen Verfahren misst das LSV ab Stillstand und erkennt die Bewegungsrichtung. Folglich sind diese Messsysteme vielseitig einsetzbar – von der Lebensmittelherstellung und Automobiltechnik bis hin zur Papier- oder Stahlproduktion. Beim Stranggießen Qualität und Ertrag steigern Um den Materialverlust beim Stranggießen von Stahl, Kupferlegierungen oder Aluminium so gering wie möglich zu halten, sind Messsysteme zur Schnittlängensteuerung obligatorisch. Oft macht aber ihre Ungenauigkeit – verursacht beispielsweise durch Schlupf, Verschleiß oder Verschmutzung – einen Aufschlag zur dem Abnehmer garantierten Mindestlänge notwendig. Somit sind Kennt nisse über Geschwindigkeit und Länge des Strangs entscheidend für eine Prozessoptimierung. Die LSV sind hier eine Lösung. Durch ihre hohe Genauigkeit und Reproduzierbarkeit verbessern sie die Qualität und steigern den Ertrag. Für den Anwender rechnet sich das schnell. Reduziert sich der Aufschlag beim Ablängen nur um wenige Millimeter, können Amorti - sa tionszeiten von weniger als einem Jahr erreicht werden. Zudem sind Montage und Inbetriebnahme des Messsystems einfach. Es wird in 1,5 Meter Höhe über dem Strang montiert und ist nach Eingabe der anwendungsbezogenen Parameter sofort einsatzbereit. Ein weiterer Vorteil: Das Aluminium- Schutz gehäuse mit eingegossenen Kühl - wasserrohren aus Edelstahl ist in seiner Kühlleistung so effektiv, dass das Messsystem trotz heißer Umgebung nicht zusätzlich gekühlt werden muss. Ähnliche Anforderungen finden sich in Walzwerken. Die weiterverarbeitende Industrie stellt an die Maßhaltigkeit und Qualität von Stahl- und Aluminiumprodukten hohe Anforderungen. Um die Dickentoleranzen von gewalzten Bändern weiter zu verringern, werden Walzwerke nach dem Masseflussprinzip geregelt. Die Masseflussbeziehung ermöglicht es, die erforderliche Banddicke im Walzspalt aus einer Geschwindigkeits- und Dickenmessung vor dem Walzgerüst und einer Geschwindigkeitsmessung dahinter zu berechnen und bei Bedarf möglichst präzise nachzuregeln. Die Banddicke wird mit Röntgenverfahren oder optischen Messgeräten gemessen; für die Geschwindigkeitsmessung bieten sich auch hier die LSV an, denn sie arbeiten frei von Schlupf und Verschleiß. Hinzu kommt die Flexibilität beim Arbeitsabstand (300 bis 2 500 mm) und auch ein nachträglicher Einbau ist ohne großen Aufwand realisierbar. Geschwindigkeiten abgleichen bei der Papierproduktion Bei der Papierherstellung ist das fliegende Spleißen ein Verfahren, um bei laufendem Betrieb Papierrollen miteinander zu verbinden. Der Anfang der neuen Rolle wird dabei mit dem Ende der verbrauchten Rolle verklebt. Da die Rollenabwickler mit immer höheren Geschwindigkeiten gefahren werden, ist der Geschwindigkeitsabgleich zwischen den Rollen schwierig. Geschwindigkeitsdifferenzen beeinträchtigen jedoch den Spleißvorgang; die Bahn kann durch Spannungsschwankungen reißen, was zu Produktionsausfällen führt. Mit den LSV lässt sich dies vermeiden. Sie messen auf dem Rollenabwickler die reale Oberflächengeschwindigkeit der Bahn und stellen der Steuerung ein genaues, reproduzierbares Messsignal zur Verfügung. Die Abrollge- 18 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2016

SENSORIK UND MESSTECHNIK schwindigkeiten lassen sich dann so anpassen, dass sie bis auf ± 1,5 m/min übereinstimmen, was bei Absolutwerten von 1 500 m/min einem Fehler von 0,1 % entspricht. So werden Spannungsschwankungen verringert und Ausfälle verhindert. Bei der Qualitätskontrolle nahtloser Stahlrohre werden verschiedene zerstörungsfreie Messverfahren kombiniert. Entscheidend sind die Längs- und Querfehlerprüfung sowie die Wanddicken- und Laminationsmessung. Zur exakten Fehler-Lokalisierung wird das eigentliche Prüfverfahren mit der Velocimetrie kombiniert. Diese kann über das Laser-Doppler-Prinzip aus dem zurückgestreuten Laserlicht die Bewegung des Rohres und daraus die momentane Rohrposition in der Prüfanlage bestimmen. In Ultraschallprüfanlagen werden dazu oft mehrere LSV eingesetzt. Die Rohre drehen sich typischerweise mit 2 m/s um ihre Längsachse. Die zwei LSV erfassen gleichzeitig sowohl die Längsbewegung des Rohres in Vorschubrichtung als auch die Drehbewegung senkrecht dazu. So stehen eindeutige Positionsdaten während der Prüfung zur Verfügung. In der Lebensmittelindustrie werden die LSV eingesetzt, um z. B. die Geschwindigkeit von Teig zu messen: Der Teig wird aus einem Extruder auf das Förderband aufgebracht; seine Form ist grob rechteckig und noch sehr unregelmäßig. Die Geschwindigkeit beträgt ca. 1,5 m/min. Ein anschließender Walzvorgang glättet den Teig und reduziert seine Dicke. Die äußeren Teile der Teigbahn werden dann nach innen gefaltet; der Teig wird nochmals gewalzt. Unmittelbar vor dem Ofen ist die Teigbahn noch ca. 30 mm dick und bewegt sich mit einer Geschwindigkeit von ca. 2,5 m/min. Für die Walzvorgänge muss der Massendurchfluss geregelt werden, um die optimale Teigdicke und -form zu erreichen. Dabei ist eine gewisse Elongation des Teiges erwünscht, die aus der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Teig und Band resultiert. Zu viel führt allerdings zur Deformation und zum Abreißen des Teiges. Eine präzise Geschwindigkeitsmessung ist also obligatorisch. Auch um die Verweilzeit im Ofen zu kontrollieren, muss für ein optimales Backergebnis die Geschwindigkeit des Teigs gemessen werden. Messräder würden jedoch die Teigoberfläche beschädigen. Ablagerungen könnten zudem für Ungenauigkeiten sorgen. Auch hier sind die Velocimeter deshalb die richtige Wahl. Fotos: Aufmacher istock, 02 Dreamstime www.polytec.com 01 Der Laser Surface Velocimeter wurde für den Einsatz in rauen Umgebungen entwickelt und ist auch im Dauerbetrieb stets wartungsfrei Für ein optimales Backergebnis 02 Die LSV messen unmittelbar vor dem Spleißen die Oberflächengeschwindigkeit der Papierbahn und stellen der Steuerung ein reproduzierbares Messsignal zur Verfügung Industrielle Ethernet-Kommunikation über Mobilfunk Professionelle Lösungen für die Fernwartung • Ethernet • RS232/RS485/GPIOs • 2G/3G/4G Mobilfunk • WLAN • Linux-programmierbar • OpenVPN, IPsec, Zertifikate • sichere Web-Portallösung NEU Ethernet Gateway Bitte sprechen Sie uns an: Telefon 0511-67 69 99 - 128 Mobilfunk-Router, jetzt auch Linuxprogrammierbar NEU Windows, Linux Industriecomputer Besuchen Sie uns auf der sps ipc drives, 22. – 24.11.2016 Nürnberg, Halle 10, Stand 340 – Freikarten auf Anfrage Ihr Partner für M2M-Projekte • Konzeption Ihrer Lösung • Entwicklung • Hardware • Software • Services alles aus einer Hand MC Technologies GmbH Kabelkamp 2 – 30179 Hannover Tel. +49 (0)511 67 69 99 - 0 Fax +49 (0)511 67 69 99 - 150 Website & Shop: www.mc-technologies.net info@mc-technologies.net