Entwurf einer Dressiergradregelung

Inhaltsverzeichnis

Vorwort

Danksagung

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Grund der Arbeit
1.2 Detaillierte Aufgabenstellung
1.3 Aufbau dieser Arbeit
1.4 Die Firmen

2 Technologischer Prozess
2.1 Profibusübersicht
2.1.1 Profibusübersicht vor dem Umbau
2.1.2 Profibusübersicht nach dem Umbau
2.2 Übersicht Server/Client/SPS VZA1 - VLANs
2.3 Die Verzinkungsanlage
2.3.1 Technische Daten
2.3.2 Betriebsarten
2.4 Das Dressiergerüst
2.4.1 Funktion
2.4.2 Positionsregelung
2.4.3 Walzkraftregelung am DG
2.4.4 Kalibrieren des DG
2.4.5 Hydrauliksystem für das Dressiergerüst
2.5 Regelung der Biegestreckrichtanlage
2.5.1 Verspannzugregelung
2.5.2 Gesamtverformungsgradregelung
2.6 Allgemeine Bedingungen
2.6.1 Schweißnahtdurchlauf
2.6.2 Anticrimping - Rollen (ACR)
2.6.3 Streckrollenanstellung
2.6.4 Tippen der Spannrollensätze
2.6.4.1 Einlaufspannsatz Andrückrolle Rolle 1 und
2.7 Prozessrelevante Berechnungen ELC
2.7.1 Bandlängenberechnung
2.7.2 Zugmessung
2.7.3 Gesamtverformungsgradmessung
2.7.4 Minimalzug
2.7.5 Bandkennlinienberechnung
2.7.6 Schweißnahtberechnung
2.7.7 Linearisierung Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin
2.8 Prozessrelevante Berechnungen HGC
2.8.1 Walzkraftmessung
2.8.2 Positionsmessung

3 Umbau der Anlage von S5 auf S7 (Migration)
3.1 Hardwarerealisierung
3.1.1 Die FM 458-1 DP
3.1.2 Die CPU 414-3 DP
3.1.3 Auslauf SPS = VN
3.1.4 DG/BSRE - Rechner = VN
3.1.5 Steuerstände und Pulte
3.1.6 Umbau der Schaltschränke
3.1.7 Bedienung Nasswäscher/Polierbürsten
3.1.8 Antriebe
3.1.9 EPLAN
3.2 Softwarerealisierung
3.2.1 Allgemeine Festlegungen
3.2.2 Was ist STEP 7?
3.2.3 Programmauszüge VZA1 Auslauf
3.3 Das Visualisierungssystem WinCC
3.4 Test der Anlage laut Prüfliste

4 Entwurf der Dressiergradregelung
4.1 Regelung Dressiergerüst HGC
4.2 Regelung Biegestreckrichter ELC
4.3 Das alte C - Programm
4.3.1 Unterteilung des alten Programms
4.4 CFC (Continuous Function Chart)
4.4.1 Bausteinbibliothek in CFC
4.4.2 Entwurf des Bausteins „Grenzwertmelder“
4.5 Dressiergradregelung
4.6 Der iba - Analyzer
4.6.1 iba Auswertung des GVG
4.7 Nachträgliche Programmänderung

5 Theorie Stahlbearbeitung
5.1 Stahlbearbeitung
5.2 Dressieren
5.3 Streckrichten
5.4 Mathematische Aufstellung

6 Erkenntnisse / Erfahrungen

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Bild 1 Stahlband vor dem Dressiergerüst

Bild 2 Übersicht von S5 auf S7 inkl. der Migrationsphase

Bild 3 Zeitstrahl der SIMATIC Geschichte

Bild 4 Profibusübersicht vor dem Umbau

Bild 5 Profibusübersicht nach dem Umbau

Bild 6 Automatisierungskonfig. Server/Client/SPS VZA1 - VLANs

Bild 7 Automatisierungskonfiguration Server/Client/SPS VZA

Bild 8 Teil der Verzinkungsanlage

Bild 9 Teil der Verzinkungsanlage 1 (rechte Seite)

Bild 10 Teil der Verzinkungsanlage 1 (linke Seite)

Bild 11 Darstellung der Oberwalze mit Kolben

Bild 12 Kalibrieren am DG

Bild 13 Walzenwechsel am DG

Bild 14 Blick auf eine Hydraulikeinheit

Bild 15 Blick auf den Biegestreckrichter und das Dressiergerüst

Bild 16 Einlauf- und Auslaufspannrollensätze

Bild 17 WinCC - Ausschnitt DG / BSRE

Bild 18 Entwurf des Biegestreckrichters in AutoCAD

Bild 19 FM 458 -

Bild 20 Die CPU 414-3 DP von der Firma Siemens

Bild 21 Genaue Anordnung auf dem Baugruppenträger UR

Bild 22 ET200M von der Firma Siemens

Bild 23 EXM 438-1 von der Firma Siemens

Bild 24 Pult +450C in CAD Ansicht

Bild 25 Pult +450C Unterseite, mit den ET 200S

Bild 26 ET200S der Firma Siemens

Bild 27 Blick auf alten Steuerstand +22AP00.A

Bild 28 Blick auf alten Steuerstand +22BP00.A

Bild 29 Blick auf alten Steuerstand +24AP00.A

Bild 30 Blick auf alten Steuerstand +25AP00.A

Bild 31 Alter +41FN13.A mit Intel-Rechner

Bild 32 Umbau / Schrank +41FN13.B

Bild 33 CP443-1 und CP443-5 von der Firma Siemens

Bild 34 Grafikbox Nasswäscher / Polierbürste (WinCC)

Bild 35 EPLAN 5.70 mit dem geöffneten VZA1 Projekt

Bild 36 Übersicht der STEP 7 - Tools des Basispaketes

Bild 37 Der SIMATIC Manager mit dem geöffneten VZA1 Projekt

Bild 38 Hardware Konfiguration vom VZA1 Projekt

Bild 39 Überblick aller Bausteine der CPU 414-3 DP

Bild 40 OB1 Baustein in AWL

Bild 41 FB 310 mit der Steuerung der Anticrimpingrolle

Bild 42 Symbol Editor mit den Operanden

Bild 43 WinCC Hardcopy DG - BSRE

Bild 44 WinCC Hardcopy Regelschema ELC

Bild 45 WinCC Hardcopy Regelschema HGC

Bild 46 WinCC Hardcopy Aufhaspel 1 und

Bild 47 Dressiergerüst mit der Oberwalze und dem Zylinder BS

Bild 48 Überblick über das Regelungsschema für HGC

Bild 49 Biegestreckrichter im AutoCAD Entwurf

Bild 50 Überblick über das Regelschema für ELC

Bild 51 Startmaske für den alten Intel-Rechner

Bild 52 Auszug aus dem alten Quellcode

Bild 53 Auszug aus dem CFC Plan Positionsmessung

Bild 54 Startbildschirm des D7 - FB - Generator

Bild 55 Projektstruktur D7- FB-Generator

Bild 56 Auszug aus der GWM.c Datei

Bild 57 Auszug aus der GWM.dat Datei

Bild 58 Übersicht im Projektverzeichnis

Bild 59 Funktionsbaustein GWM wurde fehlerfrei übersetzt

Bild 60 GWM ist jetzt in der Bibliothek verfügbar

Bild 61 Anlegen des Objektes Dressiergradregelung

Bild 62 Dressiergradregelung in CFC mit Inhaltsverzeichnis

Bild 63 Ablaufreihenfolge der Dressiergradregelung in CFC

Bild 64 PID-Regler Baustein für die Verschaltung in CFC

Bild 65 Die Parameter des Reglers werden eingestellt

Bild 66 Eingangsbausteine vom Typ Bool und Real auf Seite

Bild 67 Ausgabebausteine vom Typ Bool, Real und DWord

Bild 68 Die Verschaltung der Dressiergradregelung

Bild 69 Die Dressiergradregelung in die FM laden

Bild 70 Im Testmodus wird die Regelung ausgiebig getestet

Bild 71 Entwurf der Dressiergradregelung

Bild 72 Übersicht der iba-Anbindung

Bild 73 GVG mit dem Intel und der FM / vor dem Umbau

Bild 74 GVG und Auslaufgeschwindigkeit nach dem Umbau

Bild 75 Programmänderung im FC551 zum Sollwert integrieren

Bild 76 unbeschichteter Stahl wird in die Zinkwanne getaucht

Bild 77 Querschnitt vom beschichteten Stahl

Bild 78 Mikroskopischer Querschnitt der Struktur

Bild 79 Das Dressiergerüst mit Anticrimpingrolle (Einlaufseitig)

Bild 80 Biegestreckrichter (Einlaufseitig)

Bild 81 Die wichtigsten Systemgrößen des Dressiervorgangs

Bild 82 S-Rolle mit Antriebe

Bild 83 Zugdiagramm

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1 Übergang „Nicht Dressieren“ / Dressieren

Tabelle 2 Betriebsarten Streckrollenanstellung

Tabelle 3 Hardwarekonfiguration mit Bestellnummer

Tabelle 4 Kleiner Auszug aus der E/A-Excel-Liste

Tabelle 5 Prüfliste für den Warmlauf

Abkürzungsverzeichnis / technisch

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Vorwort

In dieser Diplomarbeit wurde als Hauptthema eine Dressiergradregelung für die Verzinkungsanlage 1 bei Arcelor - Mittal in Eisenhüttenstadt entworfen. Des Weiteren wird die Modernisierung des Biegestreckrichters / Dressiergerüst genauer Erläutert, diese wurde im Dezember 2008 realisiert. Die Umsetzung erfolgte mittels der SIMATIC Software STEP 7. Die verwendete FM Baugruppe ersetzt einen alten INTEL - Industrierechner (VME Spezialrechnersystem) der die Regelabläufe in die Programmiersprache C umgesetzt hat.

Danksagung

Diese Diplomarbeit wurde im Fachbereich Ingenieurswissenschaften I der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin und in Zusammenarbeit mit der Firma IEMA - Industrielle Automation in Berlin/Österreich angefertigt.

Ich danke der Firma IEMA, den Kollegen und insbesondere Herrn Ursprung, Herrn Hlava und Herrn Rohrer für die Bereitstellung der sehr anspruchsvollen Aufgabe und die fortwährende Bereitschaft mich zu unterstützen, sei es auf fachlicher oder auf materieller Ebene.

Für die fortwährende Betreuung durch Herrn Prof. Dr.-Ing. Jürgen Beuschel und Herrn Prof. Dr.-Ing. Werner Radlbeck der HTW-Berlin - an dieser Stelle - meinen allerherzlichsten Dank.

Besonderen Dank widme ich meiner Freundin sowie meinen Freunden. Sie haben mich während des gesamten Studiums und der abschließenden Diplomphase seelisch und auch moralisch unterstützt. Auch meinen Eltern und meiner Schwester möchte ich an dieser Stelle danken, da sie mir überhaupt erst diesen Weg in jeglicher Hinsicht ermöglicht haben.

Berlin, im Juni 2009

1 Einleitung

1.1 Grund der Arbeit

Bild 1 Stahlband vor dem Dressiergerüst

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Vor ca. 15 Jahren fiel der Startschuss zur Ablösung der Produktfamilie SIMATIC S5 der SIEMENS Aktiengesellschaft. Die Erfolgsmodelle der speicherprogrammierbaren Steuerungen SIMATIC S5 nimmt Siemens „Automation and Drives“ (A&D) seit dem 1. Oktober 2003 in mehreren Schritten aus dem Standard-Lieferprogramm. Die einzelnen SIMATIC S5- Produkte werden dabei zunächst zu "Auslaufprodukten" erklärt, die danach nicht mehr im Katalog und in der SIEMENS-Mall zu finden sein werden. Hierdurch wurde eine Lawine ausgelöst, deren Ausmaß bis heute nicht absehbar ist. Für die seit über 20 Jahren gelieferte SIMATIC S5 - mit mittlerweile 2,6 Millionen verkauften Zentralbaugruppen, weltweit marktführend und Synonym für diese Technik - bietet die SIEMENS AG seinen Kunden seit 1996 eine Migrationsstrategie zu Totally Integrated Automation und SIMATIC S7 an. Die frühzeitig angekündigten Maßnahmen und eine bis zum 30. September 2015 laufende, langfristige Übergangsstrategie sollen den Siemens-Kunden ausreichend Zeit lassen, die aktuelle SIMATIC S7 Steuerungsgeneration in ihre Automatisierungslösungen einzubinden. Der Umbau der Anlage hat aber auch den Gesichtspunkt, dass die alte Steuerung keine große Regelungsgenauigkeit vorweisen kann. Desweiteren ist die S5 viel zu langsam. Die Reaktionszeit und die Prozesszeit bei der S7 sind wesentlich schneller. Mittel- bis langfristig sind alle Unternehmen gezwungen, ihre vorhandenen SIMATIC S5 - Steuerungssysteme durch die SIMATIC S7 Baureihe auszutauschen. Dies ist vor allem darauf zurückzuführen, dass nach und nach die Komponenten nicht mehr als Neuware lieferbar sind.

Die SIEMENS AG bietet zwar für einige Bauteile noch einen Support an, hierbei müssen aber die defekten Baugruppen ausgebaut und an die SIEMENS AG geschickt werden - S7 Bauteile sind dagegen noch am gleichen Tag neu zu beschaffen. Ein Anlagenstillstand (meist über mehrere Tage) ist hierbei unvermeidlich. Bereits 2007 waren 31% der Bauteile nicht mehr als Neuteil verfügbar. In naher Zukunft wird dies 100% aller Bauteile der Produktfamilie SIMATIC S5 betreffen (maximal bis 2015).

Auch bei den SPS Programmierern steigt stetig der Anteil derer, die nicht mehr fähig sind, innovativ eine S5 zu programmieren, ganz zu schweigen vom Nachwuchs, der nicht mehr an dieser Software ausgebildet wird. Häufig treten auch - je nach Alter der Anlage - Probleme mit den vorhandenen, meist veralteten Treibern z.B. COM 525 auf, die auch nur mit den verschiedenen COM Softwarepaketen programmierbar sind. Erschwerend kommt hinzu, dass heutige PCs nicht mehr ohne weiteres DOS fähig sind, ältere Treiber aber nur unter DOS programmierbar sind.

Wie in einer Marktwirtschaft üblich, sind bereits heute die Preise für S5 Bauteile weitaus höher, als deren äquivalenten S7 Baugruppen. Auch die Kosten für Wartung, Fehlersuche, Instandhaltung und Programmierung einer SIMATIC S5 Anlage sind im Vergleich wesentlich höher. Hier kann nicht auf schnelle und effiziente Möglichkeiten wie Fernwartung und Netzwerkunterstützung zurückgegriffen werden, was bei einer stetig weiterentwickelten SIMATIC S7 bereits integraler Bestandteil ist. Gerade unter dem Gesichtspunkt der Betriebssicherheit und der Produktionssicherung dürfen die oben genannten Fakten nicht unbeachtet bleiben.

Unternehmen, die an einer SIMATIC S5 Steuerung festhalten, gehen dadurch ein Risiko ein, welches nur schwer kalkulierbar ist. Daher sollte aufgrund von Produktions- und Prozesssicherheit, sowie der Vorbeugung eines Anlagenstillstands sorgfältig geprüft werden, ob eines der oben genannten Risiken eingegangen wird. Auch von einer reinen Erweiterung der vorhandenen SIMATIC S5 Anlage mit SIMATIC S7 Komponenten wird abgeraten, da hier zum Einen der Gefahr nicht verantwortungsvoll begegnet und zum Anderen das Niveau der gesamten Anlage im Kern nicht erhöht wird.

Bild 2 Übersicht von S5 auf S7 inkl. der Migrationsphase

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Natürlich birgt die Migration von SIMATIC S5 zu einer SIMATIC S7 eine höhere Investition in sich, als eine Instandsetzung der vorhandenen SIMATIC S5. Jedoch bleibt fraglich, ob diese Einsparung auch mittelfristig erhalten bleibt.

Ein Weiterer Vorteil einer SIMATIC S7 Migration ist sicherlich auch, dass dadurch alte Anlagenkonzepte neu überarbeitet werden können. Aber auch die Implementierung neuer und komplexerer Aufgaben wird weitaus kostengünstiger, teilweise sogar ohne Aufpreis.

Sollten sich Unternehmen dennoch für ein Festhalten an der bestehenden SIMATIC S5 Anlage entscheiden, ist dies nur zu empfehlen, wenn sich ein ausreichendes Portfolio an Bauteilen, Programmen und Programmiergeräten auf Lager gelegt wird.

Um jedoch langfristig die Wettbewerbsfähigkeit zu sichern und Kostensenkungspotentiale zu erschließen, sollte es im Interesse eines jeden Unternehmens liegen, seine Maschinenparks technisch auf dem neuesten Stand zu halten. Wie vielfältig inzwischen die Lösungen zur Modernisierung von Anlagen sein können, zeigt das Portfolio der SIEMENS AG.

Bild 3 Zeitstrahl der SIMATIC Geschichte

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1.2 Detaillierte Aufgabenstellung

Der Wunsch des Anlagenbetreibers ist immer gleiches Regelverhalten, um die Konsistenz in der Qualität seiner Produkte in diesem Fall Stahl, gewährleisten zu können. Weil die Anforderungen z.B. in der Autoindustrie sehr hoch sind, die Toleranzen eng und der Wettbewerb groß, ist es erforderlich den Ausschuss zu minimieren und dadurch die Kosten zu senken.

Das bestehende VAI/ECKELMANN INTEL VME Spezialrechnersystem wird durch eine neue SIEMENS S7-400 mit einer CPU 414-3 DP und einer Regelbaugruppe FM458-1 abgelöst. Das Steuerungsprogramm der Auslauf - PLC (S5-135U) wird auf S7 portiert und in die CPU integriert. Die Schützensteuerung der Bürstvorrichtung und des Nasswäschers wird durch ein SPS-Programm in der CPU ersetzt.

Die bestehende Walzen-Bürstenvorrichtung wird im Auftrag von AMEH durch Firma Simpex auf Proportionalventiltechnik umgebaut und um analoge Druckreduzierungsventile, Freigabeventile für die Bürstenanstellung - Propventile und um Messungen der Anstelldrücke sowie um eine Filterverschmutzungsüberwachung ergänzt.

Die IEMA überließ mir folgende Aufgabenstellung: „Entwurf einer Dressiergradregelung“.

Positionen:

- Das S5-Programm wurde neu strukturiert, auf S7 umgesetzt und in die neue S7-400-CPU implementiert. Durch Kombination mit der Regelbaugruppe FM458-1 und einer E/A-Ausgangserweiterung entstand eine funktionale Einheit aus migrierter Auslauf - SPS und den Funktionen des DG-BSRE. Die neue SPS wurde im Schrank +41FN13.B aufgebaut.
- Umsetzung der S5 Programmelemente (Funktionsbausteine/ Funktionen) in S7 Funktionsbausteine (FB) mit den benötigten Funktionen (FC) mittels der Programmiersoftware STEP 7.
- Es wurden spezielle Bausteine in C geschrieben die mit dem D7 Funktionsbaustein-Generator übersetzt und in Step7 CFC eingesetzt wurden.
- Neuerstellung der zu den Funktionsbausteinen gehörenden Standardbildbausteine durch WinCC / komplette Überarbeitung.
- Die angefertigte Arbeit stellt eine Dokumentation dar, in der Schritt für Schritt der Umbau sowie die Dressiergradregelung beschrieben wird.

1.3 Aufbau dieser Arbeit

Nach dem ersten Kapitel - der Einleitung - schließt sich das Kapitel Technologischer Prozess an. In ihm wird der Aufbau der Anlage diskutiert. Im nächsten, dem dritten Kapitel, wird der Umbau der Anlage von S5 auf S7 (Migration) näher beschrieben bzw. erläutert. Es werden alle relevanten Dinge besprochen, die für den Anwender von Bedeutung sind (Aufbau des Datensatzes, Funktionsübersicht, Anwenderparameter,…). Auch die Verwendung und die Einbindung der neuen FM Baugruppe werden verdeutlicht.

Im vierten Kapitel wird der Entwurf der Dressiergradregelung näher beschrieben und erläutert. Zum Schluss wird auf die Theorie Stahlbearbeitung mit einer kurzen mathematischen Aufstellung eingegangen. Außerdem werden prinzipielle Details tabellarisch und stichpunktartig dargestellt. Nach dem fünften Kapitel findet man eine Zusammenfassung, sowie das Literaturverzeichnis.

1.4 Die Firmen

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

IEMA:

IEMA Automationstechnik GmbH wurde 1997 gegründet und beschäftigt heute 25 Mitarbeiter in Österreich und 13 Mitarbeiter in Berlin. Die IEMA bietet seinen Kunden das Engineering und die Errichtung bzw. Modernisierung von Industrieanlagen.

Als fabrikatunabhängiges Ingenieurbüro für Automatisierungstechnik und elektrotechnischen Industrieanlagenbau ist IEMA weit über die österreichischen Grenzen hinaus tätig. Mit zahlreichen Anlagen beispielsweise in China, Finnland, Russland, Griechenland und Deutschland erreicht IEMA eine Exportquote von rund 70%. IEMA zählt zu den Know- how-Trägern in der Automatisierungsbranche und ist zertifizierter „Siemens specialist“.

Als Anlagenbau-Unternehmen und Ingenieurbüro für die Elektrotechnik, Mess- und Regeltechnik sowie der Automatisierung im industriellen Bereich bearbeitet die IEMA folgende Schwerpunkte:

- Hütten- und Walzwerkstechnik
- Pharmaindustrie
- Chemieanlagen
- Prozesstechnische Öfen
- Verbrennungstechnische Anlagen und Großfeuerungsanlagen
- Petrochemie
- Glasindustrie
- Papier- und Zellstoffindustrie
- Umweltschutz

Arcelor Mittal (Eisenhüttenstadt):

ArcelorMittal Eisenhüttenstadt ist ein erfolgreiches und leistungsstarkes Mitglied der ArcelorMittal Gruppe, dem größten Stahlkonzern der Welt.

ArcelorMittal Eisenhüttenstadt steht für Flexibilität, Zuverlässigkeit und Qualität. Als zuverlässiger Anbieter hochwertiger Güter und Serviceleistungen hat sich dieses Unternehmen bei seinen Kunden einen hervorragenden Ruf erworben. Zu diesen Kunden zählen namhafte Unternehmen der Automobil-, Haushaltsgeräte- und Bauindustrie. Ein bedeutender Absatzbereich ist die Automobilindustrie. Hochwertige oberflächenveredelte Karosseriebleche aus Eisenhüttenstadt findet man heute in vielen Automarken.

Vor über fünfzig Jahren entstand an der deutsch-polnischen Grenze das Eisenhüttenkombinat Ost, ein Roheisenwerk mit sechs Hochöfen. Heute ist ArcelorMittal Eisenhüttenstadt ein modernes integriertes Hüttenwerk mit hochtechnisierten Anlagen und Technologien.

Als größter industrieller Entwicklungskern in Ostbrandenburg sind etwa 3000 gut ausgebildete Mitarbeiter bei ArcelorMittal Eisenhüttenstadt von der Roheisenerzeugung bis zur Verarbeitung hochwertiger Flachstahlprodukte beschäftigt.

2 Technologischer Prozess

2.1 Profibusübersichten

2.1.1 Profibusübersicht vor dem Umbau

Bild 4 Profibusübersicht vor dem Umbau

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 4 zeigt die Profibusübersicht vor dem Umbau der Anlage, mit dem Zentralgerät S5-135U und die E/A-Peripherie. Über die ET200U wurden die einzelnen Pulte und Steuerstände angesteuert. Desweiteren ist der Intel- Rechner mit seinen Ausgängen zu sehen, wo zum Beispiel die Balluff-Geber angeschlossen waren.

2.1.2 Profibusübersicht nach dem Umbau

Bild 5 Profib usübersicht nach dem Umbau

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Auf der Profibusübersicht nach dem Umbau der Anlage ist die neue S7 Baugruppe zu sehen. Bild 5 zeigt aber auch die iba-Ansteuerung, sowie die BSRE-Anstellschwingen 1-3. Im unteren Teil der Übersicht sind die ET200-S für die einzelnen Steuerstände dargestellt.

2.2 Übersicht Server/Client/SPS VZA1

Bild 6 Automatisierungskonfiguration Server/Client/SPS VZA1 - VLANs

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 7 Automatisierungskonfiguration Server/Client/SPS VZA1

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.3 Die Verzinkungsanlage 1

Bild 8 Teil der Verzinkungsanlage 1

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.3.1 Technische Daten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Bild 9 Teil der Verzinkungsanlage 1 (rechte Seite)

Bild 10 Teil der Verzinkungsanlage 1 (linke Seite)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.3.2 Betriebsarten

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.4 Das Dressiergerüst

2.4.1 Funktion

Betriebszustände:

- OBERWALZE_OBERE_ENDLAGE POSITIONSREGELUNG
- WALZKRAFTREGELUNG
- WALZENWECHSEL
- KALIBRIEREN

Bei Schweißnahtdurchlauf durch das Dressiergerüst wird die Oberwalze(OW) kurzfristig geöffnet.

Es existieren Antriebsbremsen für die Ober- und Unterwalze.

Verfahrgeschwindigkeit der Oberwalze:

langsam 1mm /sec

schnell 10mm /sec

Anfahrpositionen der Oberwalze:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Steuerung:

Umschalten von Betriebszustand POSITIONSREGELUNG des DG auf Betriebszustand WALZKRAFTREGELUNG, wenn eine minimale Walzkraft gemessen wird. Umschalten von Betriebszustand WALZKRAFTREGELUNG des DG auf Betriebszustand POSITIONSREGELUNG, wenn eine minimale Walzkraft unterschritten wird.

Langsames und schnelles Positionieren:

Die Hydraulikzylinder werden mit je einem Servoventil für langsames Positionieren und einem Proportionalventil für schnelles Positionieren angesteuert. Die Servoventile werden beim schnellen Positionieren abgesperrt und andersherum auch die Proportionalventile beim langsamen Positionieren. Die Position der OW wird mit einem digitalen Lineargeber gemessen. Als Positionsnullpunkt wird die Position der Unterkante der OW zur theoretischen Passlinie definiert.

Die Proportionalventile haben eine große Durchflussmenge und sind deshalb nur zum langsamen Ansteuern gedacht. Die Ansteuerzeit fängt erst bei 350ms an. Anders sieht es bei den Servoventilen aus, durch ihre geringe Durchflussmenge haben sie eine Ansteuerzeit von unter 50ms. Deshalb sind Servoventile auch sehr gut für schnelle und genaue Regelungen geeignet.

Steuern und Verriegeln:

Positionen kleiner +5.0 mm über Passlinie können nur in folgenden Betriebsarten angewählt werden:

- STRECKRICHTEN + DRESSIEREN
- DRESSIEREN
- wenn DG Betriebszustand KALIBRIEREN ist

2.4.2 Positionsregelung

Die Funktion wird aufgerufen wenn eine der Betriebsarten „Positionsregelung Servoventil“, „Positionsregelung Proportionsventil“ oder „Walzen schließen“ aktiv ist. Der folgende Wert wird der Funktion übergeben:

- Aktuelle Position (aus der Funktion Positionsmessung)

Programmablauf:

Nach dem Start der Positionsregelung wird der Positionssollwert der Funktion über eine Rampe an den eigentlichen Regelungssollwert herangeführt. Startwert ist der in der Funktion Positionsmessung errechnete Wert (Istwert).Danach wird die Soll- Istwertdifferenz gebildet und über diese wird der neue Ausgabewert berechnet, der dann ebenfalls über eine Rampe ausgegeben wird.

Bild 11 Darstellung der Oberwalze mit Kolben

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.4.3 Walzkraftregelung am DG

Übergang „Nicht Dressieren“ auf „Dressieren“:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 1 Übergang„Nicht Dressieren“/ Dressieren

Der Taster DRESSIEREN_START wird bei „Schweißnaht im DG“ ignoriert. Die Walzkraftdifferenz muss beachtet werden. Die Walzkraft wird über die Drücke auf der Kolben- und Ringseite des Zylinders sowie der Kolben- und Ringfläche berechnet. Der Druck auf der Kolbenseite wird mit Hilfe von jeweils einem Druckaufnehmer gemessen. Der Druck an den Ringseiten wird mittels eines Druckaufnehmers in der Druckleitung gemessen.

Steuern und Verriegeln:

STRECKRICHTEN + DRESSIEREN DRESSIEREN

Eingaben über Taster (für Walzkraftverstellung) sind nur möglich, wenn die Walzkraftregelung aktiviert ist.

2.4.4 Kalibrieren des DG

Nach dem Walzenwechsel ist eine Kalibrierung des DG notwendig, da sich die Gerüstdaten verändert haben.

Schritte für Kalibrieren:

- Betriebsart „STRECKRICHTEN“ oder HANDBETRIEBVERSPANNEN“ OW in die obere Endlage („OWEP“) / DG geht in den Zustand „OBERWALZE_OBERE_ENDLAGE“
- Stillsetzen des Auslaufs
- Taster WALZENPOSITION_KALIBRIEREN betätigen / DG geht in den Betriebszustand „KALIBRIEREN“
- Mit dem Taster WALZENPOSITION_KALIBRIEREN_STOP kann der Vorgang abgebrochen werden

Bild 12 Kalibrieren am DG

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Voraussetzungen für den Wechsel in den Betriebszustand KALIBRIEREN:

- Bandgeschwindigkeit ist NULL
- OW in oberer Endlage
- OW und UW im Gerüst eingebaut Walzen drehen sich nicht
- Walzenantrieb wird nicht getippt

Bei Änderungen dieser Voraussetzungen wird der Kalibriervorgang abgebrochen und die OW in die obere Endlage gefahren!

Aktionen des Dressiergerüstes:

- Das DG wird geschlossen bis AS und BS eine minimale Walzkraft gemessen haben
- Die Nullposition wird gespeichert
- Die OW wird nach dem Kalibrieren wieder in die obere Endlage gefahren
- DG geht in den Zustand „OBERWALZE_OBERE_ENDLAGE“

Bild 13 Walzenwechsel am DG

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

2.4.5 Hydrauliksystem für das Dressiergerüst

Das Hydrauliksystem dient zur Erzeugung der hydraulischen Energie für die Walzkraftregelung (350bar), zur Erzeugung dieser hydraulischen Energie für die Steuerungen (100bar) und die Steuerung und Regelung der Anstellzylinder. Die Bedienung erfolgt vom Pult +25AP00.A aus, die Ferneinschaltung kann vom Hauptsteuerstand 350A erfolgen.

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