Metalen structuren gedefinieerd met Profibus

Door de toenemende digitalisering van veel productiebedrijven blijft de complexiteit van meet-, regel- en automatiseringsapparatuur toenemen. Een door de klant gevraagd bedieningsconcept kan de gebruikelijke routine snel overtreffen. Het volgende voorbeeld laat zien hoe, met goed teamwerk, een conventionele metalen warmtebehandelingsoven een deelnemer is geworden in het digitale productienetwerk.

Op atomair niveau vormen metalen een fascinerende kosmos. In een normale roosterstructuur glijden de atoomvlakken soepel van de ene kant naar de andere, of anders blokkeren ze elkaar en worden ze bijna onafscheidelijk van elkaar. Met legeringen en warmtebehandeling proberen mensen het gewenste gedrag in de exacte hoeveelheid te produceren. Een werkfase is van centraal belang en is altijd hetzelfde gebleven sinds het eerste smeden: mechanische behandeling en gecontroleerde en gedefinieerde verwarming en koeling.

Deze transformatie van de interne structuur van metalen en legeringen produceert een verscheidenheid aan eigenschappen: oppervlaktehardheid, temperatuurbestendigheid, sterkte of ductiliteit. Zelden is de materiële wetenschapper tevreden met het bereiken van een doel, meestal moet hij een compromis kiezen. Dit is al vele eeuwen niet fundamenteel veranderd en verklaart het belang van processen zoals tegenwoordig harden, weken, carbureren, nitreren of afkoelen binnen industriële toepassingen. Veel experts zijn op dit gebied naar voren gekomen. Een van deze bedrijven is Wilhelm Alte  Gmbh, opgericht direct na de Tweede Wereldoorlog.

Hoewel de focus in eerste instantie lag op conventionele warmtebehandeling van massadelen, is het huidige dienstenaanbod uitgebreid en recentelijk aangevuld met nieuwe processen zoals laserstraalharden en puntlassen.

Met moderne meet-, regel- en automatiseringsapparatuur

Wilhelm Alte houdt zich al meer dan 50 jaar niet alleen bezig met metalen, maar brengt ook zijn knowhow op het gebied van ovenbouw en industriële installaties over op zijn klanten. De lijst met aangevraagde producten en producten is dan ook lang. Dit varieert van bandtransporteurs tot trilhaardenovens en kamerovens voor het weken en gloeien. Industriële ovens zijn zowel gas- als elektrisch verwarmd en zijn altijd uitgerust met schakel-, meet- en regeltechniek.

Normaal gesproken is een industriële oven geen zeer complex meet-, regel- en automatiseringssysteem. Afhankelijk van de toepassing is alleen een solide combinatie van temperatuursensor, vermogensregelaar en bedieningspaneel vereist. Desalniettemin wordt de steeds toenemende variantie en complexiteit in de productieactiviteiten van de klant geleidelijk een uitdaging voor het bedrijf met 80 werknemers in de regio Sauerland.

"We doen onze eigen kastconstructie en normale programmering, omdat we veel belang hechten aan verticale integratie", zegt de elektricien van Wilhelm Alte, de heer Junior. Bij een goed orderboek in combinatie met complexere vereisten kunnen echter meer externe partners betrokken zijn.

"Er waren eind vorig jaar lastige situaties in een project", zegt Junior. De tijdsdruk gecombineerd met een nieuw technisch gebied: dit was het moment waarop itsme Schultze & Erbse in het spel kwam. De noodzaak om ovens in verschillende procesbesturingssystemen en met verschillende bussystemen te plaatsen, leidde tot de beslissing om geen "vrij verkrijgbare" meet-, regel- en automatiseringsproducten te kopen, maar om gebruik te maken van een professionele technische adviseur. Vanwege bestaande contacten koos Junior voor itsme Schultz & Erbse.

Aanpakken van de thyristor-controller

De eerste testcase was een draadtrekoven, op het eerste gezicht een routineklus. De knowhow waarmee het garen de gewenste eigenschap kan geven, wordt bepaald door de interactie van de haspel en de afwikkelaar, tezamen met het aanpassen van het temperatuurprofiel van de oven.  Alle instellingen worden door de gebruiker beheerd. 

"Zoals gebruikelijk hebben we met deze oven het schakelschema en de schakelkast zelf gemaakt. De klant verwacht echter dat de oven wordt bestuurd door een digitaal protocol met behulp van een Siemens-touchscreen en een speciale Siemens-PLC. Voor ons was het een nieuw territorium in een fase waarin we het erg druk hadden, "beschrijft Junior de situatie.

Om tijd en controle te besparen, moet de programmering van de regeling, het paneel en de besturing door itsme Schultz & Erbse worden verzorgd. Een S7-1500 werd besteld voor gegevensoverdracht, die de ovencontrollers via Profibus verwerkt. Mohammed Alj, technisch consultant voor industriële automatisering bij itsme Schultz & Erbse, nam deel aan het project. Het was ook voor hem een nieuw territorium, omdat de controle van verschillende thyristors, die worden gebruikt om het energieverbruik van ovens te regelen, niet triviaal is.

Context: een thyristorregelaar vermindert de effectieve waarde van de netspanning door het sinusvormige profiel van de netspanning aan het einde van elke halve cyclus te verminderen, omdat deze nog enige tijd na het nuldoorlopen van de wisselspanning reageert. De thyristor vermogensregelaars worden bediend met een enkelfasige of driefasige wisselspanning. De regelaar wijzigt de inschakeltijd voor de belasting.
 

Vier ovens in één

Allereerst zorgde Alj ervoor dat de benodigde programma's werden bijgewerkt via de TIA-portal en op een stabiele computer werden geïnstalleerd. De volgende stap was om het proces in de oven in kaart te brengen en de communicatie met thyristorcontrollers te installeren. "In principe bestaat een dergelijke draadtrekoven uit vier ovens in één; twee kamers met twee temperatuurzones. Deze gebieden worden afzonderlijk gecontroleerd, "zegt Alj. Om thyristorcontrollers via Profibus te benaderen, moesten we eerst werken aan adressering. Tot slot hebben we de communicatie van deze twee componenten op de speciale installatieconverters opgelost.

Voor de vloeiende definitie en rapportage van variabelen, toegangscontrole en toewijzing van rechten was goede samenwerking nodig in een strak schema, wat resulteerde in gedetailleerde documentatie. "Het project ging niet zonder, maar we hebben het goed samen gedaan", lacht Junior, "de heer Aij was een grote steun en toeverlaat binnen het project. De volgende keer dat het gecompliceerder wordt, geef ik het opnieuw aan itsme Schultz & Erbse. "

Misschien vindt u deze succesverhalen ook interessant:

Blijf op de hoogte van het laatste nieuws:

Kijkt u ook eens naar deze aanbiedingen:

Kijkt u ook eens naar deze trainingen die we aanbieden:

Deze productgroepen zijn wellicht ook interessant voor u:

Ontdek onze competenties, services en oplossingen voor uw succes: