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Neue Prozessleitsysteme K-matic K und K-matic TD für Tunnelofen- und Tunneltrocknersteuerungen

[August 2006] Das neue Prozessleitsystem K-matic K und K-matic TD für Tunnelofen und Tunneltrockner basieren auf der jahrelangen Erfahrung der Firma KELLER HCW bei der Entwicklung und der praktischen Anwendung von Prozessleitsystemen in der keramischen Industrie. Das neue System verwendet sowohl auf der Steuerungsseite (SPS) wie auch auf der Prozessrechnerseite die neueste Hard- und Software, bleibt aber kompatibel zu älteren, bestehenden Steuerungen die mindestens mit einer Simatic S5 ausgerüstet sind.

Systemaufbau

Das Steuer- und Regelsystem besteht aus den Einheiten Steuerschrank mit SPS und Bedieneinheit sowie dem Prozessleitrechner. In der SPS werden die digitalen und analogen Signale verarbeitet und die Regelungen als Softwareregler realisiert. Über die im Schaltschrank integrierte Bedieneinheit wird die Handbedienung der Anlage vorgenommen. Die Ankopplung der Steuerung an den Prozessleitrechner erfolgt über Ethernet TCP/IP. Der Rechner mit 19" TFT-Display und USV-Überwachung ist mit einem DVD-Brenner zur Datensicherung ausgestattet. Das Betriebssystem ist WINDOWS XP PROFESSIONAL. Durch die Prozessanbindung über Ethernet ist der Rechner in der Lage, Daten von beliebigen Rechnern oder Steuerungen innerhalb des Netzwerkes zu erfassen. Zur Protokollierung steht ein netzwerkfähiger Farbdrucker zur Verfügung. Für den Prozessleitrechner wird ein industrietauglicher Designerschreibtisch mitgeliefert.

Datenerfassung

Über die in der SPS-Steuerung integrierten Analog- und Digitalbaugruppen werden alle prozessrelevanten Daten erfasst. Der Prozessrechner ist über die Ethernetschnittstelle in der Lage, diese Daten auch aus verschiedenen Steuerungen zu lesen, anzuzeigen und zu archivieren. Die vom Rechner erfassten Daten können von beliebigem Datenformat sein. Neben den externen werden auch interne Daten wie Bilanzwerte, berechnete Daten und alle Benutzereingaben mit Datum und Uhrzeit erfasst. Durch die in der SPS integrierte Transportsteuerung wird am Rechner eine komplette Wagenverfolgung aufgebaut, deren Abläufe auch historisch archiviert werden.

Prozessführung

Als wichtigste Highlights für die Prozessführung sind zu nennen:

• Automatische Vorgabe von Sollwerten, Grenzwerten, Reglerparametern, Impulssteuerungsparametern und Brennart (z.B. Reduktion, Besalzen) durch die integrierte Wagenverfolgung.

• Automatische Anpassung der Brennkurve beim Fortschreiten des Produktes im Ofen.

• Beliebig viele Brennkurven, denen für unterschiedliche Produktionsleistungen verschiedene Sollwertprogramme, Grenzwertprogramme etc. zur Verfügung stehen.

• Automatische Anpassung der Brennkurve an Zwischen-Leistungsstufen.

• Überwachung der Aufheiz- und Kühlgeschwindigkeit mit automatischer Veränderung von Brennkurve und Schubzeit.

• Sollwertführung für jeden Regelkreis einzeln zuschaltbar. (Positive Sollwertführung, Negative Sollwertführung, Gradient und berechneter Sollwert)

• Gleispositionen für Sollwertberechnung der einzelnen Regelkreise frei konfigurierbar. Aufgelöst wird auf jeden einzelnen Teilschub.

• Programmierbare Leistungsänderung des Ofens zur Überbrückung von Wochenenden und Feiertagen mit beliebig vielen Knickpunkten.

• Frei konfigurierbare Reduktionsprogramme mit 16 Zeitsegmente pro Teilschub, ein- ausschalten von Aggregaten und Reduktionssollwerte für jedes Zeitsegment.

• Integrierte TOW/TTW-Verfolgung mit historischer Ablaufaufzeichnung, Wagenprotokollen, vorprogrammieren von Abläufen.

Archivierung und Backup

Es können alle Daten, die über die Steuerung oder den Rechner erfasst werden, archiviert werden. Dieses sind u.a. Messwerte, Sollwerte, Störungen, Systemmeldungen, Bilanzdaten, TOW-Protokolle, Benutzereingriffe etc. Alle Daten werden mit Datum/Uhrzeit in eine MICROSOFT SQL-SERVER Datenbank abgelegt. Die Werte stehen online quasi unbegrenzt zur Verfügung (Festplattenkapazität).
Einmal am Tag wird automatisch ein Online-Backup während des laufenden Programms gemacht Die Backups können auf DVD gebrannt werden und dienen sowohl zur Datensicherung wie auch zur Datenarchivierung. Alte Archivdatensätze können Zwecks Analyse jederzeit von DVD zurück auf das laufende System kopiert werden. Somit stehen alle Daten unbegrenzt zur Verfügung.

Neue Funktionen

Neben den bekannten und bewährten K-matic-Funktionalitäten ist das neue System um einige Highlights erweitert worden.

Als wichtigste Punkte sind hier zu nennen:

• Komplett überarbeitete Bedieneroberfläche. Vereinfachte Eingabe der Sollwerte und Parameter nach neuestem WINDOWS-Standard.

• Es können beliebig viele Visualisierungsbilder hinterlegt werden. Die Bilder können vom Anwender während der Laufzeit mit dem integrierten Grafikdesigner geändert oder auch neu erstellt werden.

• Über sogenannte „History-Player" können Abläufe aus der Vergangenheit im Zeitraffer abgespielt werden. So kann z.B. der Ablauf des TOW-Transportes rückverfolgt werden.

• Alle relevanten Sollwerte, Messwerte, Bilanzdaten etc. können direkt in Dateien exportiert werden (z.B. MS-EXEL), um sie mit anderen Programmen weiter zu bearbeiten.

• Durch die Kommunikation über Ethernet können Daten von allen Netzteilnehmern erfasst und verarbeitet werden.

• In der Konfigurationsebene ist jede einzelne Variable adressierbar, der Datentyp kann festgelegt werden, der Erfassungszyklus ist einstellbar und die Archivierung ist konfigurierbar.

• Die Handbedienung von einzelnen Reglern und Antrieben kann sowohl über die Bedieneinheit am Schaltschrank wie auch über den Prozessrechner erfolgen.

• Die Bedienoberflächen können durchgehend mehrsprachig ausgelegt werden.

• Als Datenbasis dient eine MICROSOFT SQL-SERVER Datenbank die auch zum Datenaustausch mit externen Systemen geeignet ist.

• Die online Datenarchivierung wird nur durch die Festplattenkapazität begrenzt. Durch Auslagerung von Monatsarchiven durch den eingebauten DVD-Brenner können so Endlosarchive angelegt werden.

• Jede Störmeldung kann am Rechner mit einer Verzögerungszeit versehen werden. Außerdem besteht die Möglichkeit, Störungen als SMS zu versenden oder Telefon zu legen.

• Alle Bedienereingaben werden mit Datum und Uhrzeit sowie den geänderten Werten protokolliert.

• Die Berechnung von Sollwerten und Parametern ist verfeinert worden. Sie können jetzt bei Format- oder Leistungswechsel auf jeden Teilschub genau angepasst werden.

Fazit

Alle Funktionalitäten der bekannten K-matic Reihe aus der Vergangenheit sind in das neue System übernommen worden. Der Einstieg in die neuen Systeme wird durch gleiche Menüstrukturen erleichtert. Durch die erweiterten Konfigurationsmöglichkeiten kann der Prozessleitrechner auch als Ersatz für ältere Rechnersysteme eingesetzt werden.

Das Prozessleitsystem bietet eine sehr hohe Betriebssicherheit durch die Auslagerung aller zum Betrieb wichtigen Steuerungs- und Regelungsaufgaben in die SPS.

Durch die umfangreichen Automatisierungsfunktionen und die erweiterte Archivierung aller relevanten Prozessdaten ist eine reproduzierbare Produktion gewährleistet.

Durch kontinuierliche Überwachung des Brenn / Trockenprozesses und automatische Anpassung der Steuerung an kritische Betriebszustände (Aufheizen, Kühlen) erreicht man eine Optimierung der Ofen / Trocknerfahrweise. Eine zu jedem Zeitpunkt dem Betriebszustand optimal angepasste Brenn / Trockenkurve in Verbindung mit sollwertgeführten Regelkreisen führt zur Verminderung des Energieverbrauches und zu einer Steigerung der Produktivität. 



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