30.7.99

Automatisierung

Anforderungen und Lösungen einiger Projekte:

Projekt Ölmühle

  • Die Anlage wird in der Ukraine errichtet. Es soll dort nur ganz konventionelle Automatisierungstechnik eingesetzt werden: Leuchtbild und Handschalter.
  • Alle Förderer, Klappen und Ventile werden mit den Handschaltern betätigt. Es soll keinen Automatikbetrieb geben, nur verriegelten/entriegelten Betrieb.
  • Es kann kalt und warm, trocken und naß, vor- und nachgepreßt werden (d.h. der Preßkuchen wird noch einmal zurückgefördert).
  • Bei drohendem Überlauf kann Öl in davorliegende Behälter zurückgefördert werden.
  • Die meisten Förderwege sind mindestens zweifach, teilweise vierfach vorhanden.
  • Spezielle Schwierigkeiten:
    • Die Ein-/Ausschaltreihenfolgen bzw. Verriegelungsketten können sich während der Inbetriebnahme vor Ort noch entscheidend - eventuell mehrmals - ändern.
    • Die SPS-Software (Siemens S7) soll bei der Inbetriebnahme vor Ort von einem Elektriker mit nur S5-Grundkenntnissen und ohne S7-Erfahrung geändert werden. Ein kurzes "Anlernen" muß genügen.
    • Die SPS-Software für die 125 Geräte (Antriebe, Klappen, Grenzwertschalter) muß in höchstens 10 Arbeitstagen fertig zur Inbetriebnahme sein.
  • Lösung (siehe auch SPS-Software):
    • Die SPS-Programmierung wird streng "nach Lehrbuch" ausgeführt. Keine "Progammiertricks". Es gibt keine verschachtelten und keine parametrierten Programmteile, nur einfache logische Verknüpfungen mit höchstens einer Klammerebene.
    • Alle Programmteile und symbolischen Bezeichnungen folgen einem einzigen, strengen Schema (immer die gleichen Netzwerke für Verriegelung, Fehlerüberwachung, Ein-/Ausschalten und Meldeleuchte, Symbole mit 3 Zeichen für die Gerätebezeichnung, dann 2 bis 8 Zeichen für den einzelnen Kontakt bzw. Merker).
    • Die Programmteile für jeden Antrieb enthalten sowohl statische als auch dynamische Ein-/Ausschalt-Bits (Merker), die dann bei der Inbetriebnahme nur ggfs. anders verknüpft werden müssen.
    • Die SPS-Programmierung wird nicht mit der S7-Software (zeitraubend), sondern tabellarisch in Microsoft-Excel ausgeführt (unter Ausnutzung der Funktionen "Block kopieren" und "Suchen/Ersetzen im markierten Block") und dann mit der S7-Software nur noch "importiert".

Projekt Zementtransport

  • Rinnen, Rohre, Becherwerke: Bläst man Luft unter das Zementpulver, fängt es an zu gleiten. Transportrinnen mit leichtem Gefälle arbeiten nach diesem Prinzip. Bevor das Material auf der Rinne abwärts gleiten kann, muß es - z.B. durch ein Becherwerk - auf die entsprechende Höhe angehoben worden sein. Eine alternative Transportmethode - mit erhöhtem Energieaufwand - besteht darin, das Material mit Druckluft durch Rohre zu fördern.
  • Weichen: Umschaltung der Transportwege erfolgt durch motorbetriebene oder pneumatische Klappen in den Weichen bzw. Rohren.
  • Silos: Zum Entleeren von Zementsilos wird das Material ebenfalls von unten durch Einblasen von Luft aufgelockert. Die Belüftungsklappen sind im Boden des Silos in Kreissegmenten angeordnet. Die Segmente werden abwechselnd belüftet. Zum Auflockern von Verfestigungen wird die Belüftung pulsierend durchgeführt.
  • Entstaubung: Damit durch die Förderluft nicht unnötig Zementstaub in die Umgebung gelangt, sind die Transportelemente allseits umschlossen und werden im Betrieb abgesaugt. Die abgesaugte Luft geht durch eine Filtermatte. Der anfallende Zementstaub wird von der Matte mechanisch abgeklopft und durch eine Unterdruckschleuse (Zellenrad) und über Rückförderschnecken wieder dem Transportweg zugeführt.
  • Redundanz: Beim Abtransport von der Herstellung zu den Silos darf es keine Stockungen geben. Wenn ein Silo voll ist, oder wenn eine Förderrinne defekt wird, wird der Materialstrom ohne Unterbrechung auf eine andere Rinne bzw. in ein anderes Silo geleitet.

Projekt Industrieabwasser

  • Eingangsbehälter: Abwasser aus der Produktion kommt in unregelmäßigen Abständen. Der Eingangsbehälter muß geleert werden, wenn eine maximale Füllhöhe überschritten wird. Das Entleeren muß gestoppt werden, wenn eine minimale Füllhöhe unterschritten wird.
  • pH-Regelung: In einem zweiten Behälter wird durch Zugabe von Salzsäure bzw. Kalkmilch (aus Vorratsbehältern) der pH-Wert eingeregelt.
  • Fällung: In einem dritten Behälter wird Eisen-3-Chlorid als Fällungsmittel und ein Polymer als Flockungshilfsmittel zugesetzt und langsam gerührt, so daß die ausgefällten Stoffe sich absetzen.
  • Filter: Das überlaufende Klarwasser wird durch ein Kiesfilter gedrückt und steht dann als Prozeßwasser wieder zur Verfügung. Das Filter wird von Zeit zu Zeit mit Stadtwasser rückgespült und mit Salzsäure regeneriert.
  • Spritzkabinen-Abwasser: Das Wasser aus den Spritzkabinen wird vorbehandelt und dann erst dem übrigen Abwasser zugeführt. Die Vorbehandlung erfolgt durch Fällung/Flockung mit einem speziell auf jeden Lacktyp abgestimmten Rezept.
  • Dekantierung: Die Reststoffe, die bei der Fällung und Flockung der Spritzkabinen-Abwässer anfallen, werden durch eine Zentrifuge abgetrennt und einer Deponie zugeführt.
  • Spezielle Anforderung: Die elektrischen Anlagen zur Abwasserbehandlung und die Spritzkabinenwasser-Vorbehandlung sollen getrennt und unabhängig voneinander laufen. Jede Anlage bekommt daher ihre eigene SPS (Siemens S5-115U) und ihr eigenes Operator-Panel (Siemens OP 35). Diese (vom Kunden ausdrücklich gewünschten) Typen von Operator-Panels können aus technischen Gründen nur je eine Anlage bedienen. Trotzdem soll es (durch die Software) möglich gemacht werden, mit jedem der beiden Panels wahlweise beide Anlagen zu steuern. Die Umschaltung soll jederzeit durch einfachen Tastendruck erfolgen. Die Anzeige und ggfs. Löschung von Betriebs- und Störungszuständen soll wahlweise auf beiden Operator-Panels erfolgen.

Projekt Papierfabrik

  • Transport, Lagerung, Verpackung: Stapelware auf Paletten und Rollenware (ohne Paletten) aus der Produktion werden an Übergabestationen auf einheitliche Rollpaletten gestellt. Die Anlage fährt die Paletten aus dem Produktionsbereich in das Lagergebäude, und dort in eines von zehn Stockwerken des Hochregallagers. Paletten aus den Lagerstockwerken werden in eine der beiden Verpackungsebenen transportiert und dort in Folie verpackt, geschrumpft, kontrolliert und weiter zu den Verladestationen gefahren.
  • Verwaltungsrechner, Verfahrwagen, SPS: Es gibt einen Verwaltungsrechner, etwa 40 Rechner auf den Verfahrwagen und 13 SPS. Der Verwaltungsrechner nimmt vom Bedienungspersonal Aufträge entgegen ("20 Paletten von Sorte xy einlagern" oder "10 Paletten von Sorte z verpacken und zu den Verladerampen 5 bis 7") und sorgt für die Ausführung. Die Rechner auf den Verfahrwagen sollen selbsttätig einzelne Paletten z.B. von einem der Aufzüge in einen bestimmten Lagerkanal fahren und dort festkoppeln. Die SPS übernimmt wie üblich die An- und Auslauf- und Sicherheitsfunktionen. Alle Rechner sind über ein Bussystem vernetzt.
  • Einlagerungs- und Auslagerungsaufträge: Der Verwaltungsrechner generiert aus den Bedienereingaben interne Aufträge ("Paletten Nr. x, y, z, ... usw. aus dem Lager zu den Verpackungstationen a, b, c, ... und dann zur Verladung Nr. 1, 2 und 3"). In einem früheren Planungsstadium sollte der Verwaltungsrechner diese Aufträge an einen Prozeßleitrechner übergeben. Dieser zerlegt die Aufträge vom Verwaltungsrechner in zwei Zwischenstufen in kleinere Aufträge: 1. Zwischenstufe ("Transportaufträge"): Jeder dieser kleineren Aufträge kontrolliert eine einzelne Palette beim Transport zwischen jeweils zwei Verzweigungspunkten in der Anlage. 2. Zwischenstufe ("Befehle"): Ein Befehl kontrolliert jeweils einen Förderer, einen Drehtisch, eine Hubstation, einen Verfahrwagen, ...
  • Spezielle Anforderungen: 1. Der sonst übliche Prozeß-Leitrechner soll eingespart werden. Diese Aufgaben sollen zwischen dem Verwaltungsrechner und der SPS aufgeteilt werden. 2. Die Anlage soll auch bei lokalen Störungen weiter einsatzbereit bleiben, damit die Produktionsmaschine für das Papier gleichmäßig durchlaufen kann.
  • Datenaustausch: SPS und Verfahrwagen erhalten vom Verwaltungsrechner Aufträge zum Transport jeweils einer Palette von einem Verzweigungspunkt zum nächsten. Damit es nicht zu Stockungen kommt, muß auch jeweils ein Folgeauftrag gespeichert werden können. Die SPS und die Verfahrwagen müssen diese Aufträge ("Telegramme") selbst in die entsprechenden Einzelbefehle umsetzen, diese abarbeiten und anschließend Vollzugs- bzw. Störungsmeldungen generieren.