Messdatenverarbeitung für Zerkleinerungsanlagen mit Twincat 3
Ethercat-basiertes CM-System
TAR Automation ist Spezialist für hochwertige Automatisierungstechnik und unterstützt produzierende Unternehmen bei der Integration von Automatisierungslösungen. Neben der Planung und Umsetzung von Neuanlagen und der Modernisierung bestehender Produktionsmaschinen entwickelt TAR Systemlösungen in den Bereichen Motion Control und Condition Monitoring. Für die Zustandsüberwachung in Produktionsanlagen hat das in Dinslaken ansässige Unternehmen nun ein effizientes Condition-Monitoring-System (CMS) entwickelt.
„In den Anfängen unseres Unternehmens haben wir nahezu ausschließlich klassische SPS- und Scada-Produkte genutzt, heute setzen wir verstärkt auf PC-basierte Automatisierungslösungen von Beckhoff“, erklärt Alfred Rachner, Geschäftsführer von TAR Automation. „Die multifunktionale Automatisierungsplattform Twincat 3 ermöglicht unseren Ingenieuren eine effiziente Entwicklung aller erforderlichen Software-Komponenten – modular strukturiert und dennoch in einer einzigen Entwicklungsumgebung integriert. Dazu passend findet sich in der fein skalierten Reihe der Embedded-PCs immer die optimale Hardwareplattform für die Leistungsanforderung der zu lösenden Aufgabe.“
Hochgenau und flexibel
„Mit der PC-basierten Steuerungslösung lassen sich etliche neue Funktionen in die Automatisierungstechnik integrieren, die bisher ausschließlich mit dedizierten ‚Blackbox-Komponenten‘ realisiert werden konnten. Das Condition Monitoring für die Zustandsüberwachung von Produktionsanlagen ist dafür ein gutes Beispiel“, so Alfred Rachner. Ein herkömmliches CMS wird üblicherweise als Subsystem in der Anlage installiert. Es besteht aus einer Spezialhardware zur Messwerterfassung und -auswertung, verfügt über eine feste Anzahl von Kanälen und einen definierten Funktionsumfang. Damit sind solche Systeme sehr unflexibel: Der Anwender kann auf veränderte Anforderungen nicht reagieren, die Zustandsüberwachung ist schlecht integrierbar und in der Regel sehr teuer. Größere Flexibilität und niedrigere Kosten waren für TAR der Treiber bei der Entwicklung seines CMS TAR 9964 auf Basis eines Embedded-PCs CX5140 mit Twincat 3 Software, der Twincat-Condition-Monitoring-Bibliothek und den Ethercat-Klemmen als Steuerungsplattform. Für den Anschluss der IEPE-Beschleunigungssensoren werden z.B. die Condition-Monitoring-Klemmen EL3632 verwendet. Diese Konfiguration bietet viele Vorteile: Im Zuge einer Smart-Factory-Potenzialanalyse für ihren Kunden KSB identifizierte die Managementberatung NEONEX Opti mierungschancen bei der Beschaffung der Lieferantendokumentation sowie der Erstellung von Unterlagen zur Qualitätsprüfung entlang der Supply-Chain. ‣ weiterlesen
Signifikante Ressourceneinsparung bei Pumpenhersteller KSB
NEONEX, Fabasoft Approve & KSB: „Win-win-win-Situation“ durch starke Partnerschaft
Signifikante Ressourceneinsparung bei Pumpenhersteller KSB
- • Das System ist komplett frei programmierbar; zusätzliche Funktionen können jederzeit ergänzt werden.
- • Schwingungs- und Analogkanäle, Temperaturerfassung oder Digital-I/Os können jederzeit über die modularen Ethercat-Klemmen nachgerüstet werden.
- • Ethercat als breitbandiges Echtzeit-Netzwerk mit hochgenauen Uhren zur Synchronisation sowie Oversampling-Technologie ermöglicht Abtastraten bis zu 100KHz für Analogsignale und 50KHz für Beschleunigungswerte.
- • Die CM-Klemme EL3632 ermöglicht den Anschluss von IEPE-Sensoren (Beschleunigung, Mikrofone etc.) und verfügt über Oversampling-Technologie, parametrierbare Hardware-Antialiasing-Filter, digitale Filter und Offsetkompensation.
- • Basisanalyse-Algorithmen stehen als SPS-Bibliothek zur Verfügung; die Funktionalität ist jederzeit veränder- und erweiterbar.
- • Problemlose Integration beim Kunden, da alle gängigen Schnittstellen, wie Profibus, Profinet, EtherNet/IP, CANopen, Ethernet etc. zur Verfügung stehen.
Prozessoptimierung eines Granulators
Zur Anwendung kommt das CMS z.B. bei der Überwachung und Prozessoptimierung einer Zerkleinerungsmaschine, die Wertstoffe, wie Leiterplatten, Kühlgeräte, Waschmaschinen, aber auch Kunststoffe oder Autoreifen zu Granulat zerkleinert. Der Granulator verfügt über einen 400kW-Antrieb für die Messerwelle und ein 12kW-Hydraulikaggregat für die Nachdrückeinheit und die Statorverstellung. An der Messerwelle sind Beschleunigungssensoren installiert, deren Daten über die EL3632 erfasst werden. Mithilfe von Bausteinen aus der Twincat-CM-Bibliothek werden diese Daten zunächst in einer sehr schnellen Task akquiriert und gebündelt. In einer oder mehreren weiteren Tasks werden verschiedene Analysebausteine verwendet, wie Fourieranalyse, Grenzwertüberwachung, Mittelwertbildung, Klassifikation etc. Die CM-Bibliothek sorgt auch für die zeitlich korrekte Korrelation der Akquisitions- und der Analysetasks. Das integrierte CMS ergibt handfeste Vorteile für den Betreiber der Zerkleinerungsanlage:
- • Lagerüberwachung: Bislang erfolgte die Überwachung der Lager über die Temperaturerfassung, sodass sich anbahnende Lagerschäden in der Regel zu spät erkannt wurden. Mit Hilfe der Schwingungsanalyse und der entsprechenden Grenzwert- und Trendauswertung lassen sich potentielle Lagerschäden jedoch erkennen, bevor ein großer finanzieller Schaden entsteht.
- • Überschmierung wird jetzt erkannt.
- • Optimierter Betrieb der Anlage: Wenn der Arbeitsraum nicht weit genug geschlossen ist, ‚tanzt‘ das Material auf der Messerwelle und wird nicht richtig zerkleinert. Diese erhöhten Vibrationen können nun gemessen und die Zustellung durch Nachdrücken korrigiert werden.
- • Ein lockerer Keilriemen wird jetzt erkannt; die Keilriemenspannung kann automatisch nachgeregelt werden.
- • Erkennen von stumpfen Messern: Bisher wurde die Anlage ‚auf Gehör‘ gefahren und die Messer wurden von Hand geschliffen. Nun liefert das CMS zuverlässige Messwerte für das Erkennen eines stumpfen Messers; das Schärfen erfolgt automatisch.
- • Anbindung an die Maschinenregelung: Bisher erfolgte die Materialzufuhr mehr oder minder nach Gehör; Versuche, sie mit optischen Messsystemen zu regeln, waren erfolglos, da die zu zerkleinernden Materialien sehr unterschiedlich in Größe und Form sind. Über die Vibrationsanalyse des CMS lässt sich nun zuverlässig erkennen, wann der Granulators geleert ist und automatisch neues Material zugeführt werden kann. Durch die kontinuierliche Ausnutzung der Maschine wird die Produktivität um bis zu 50 Prozent gesteigert.
