Industrielle Automation 1/2017

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SENSORIK UND MESSTECHNIK Das Unternehmen CSN Carl Schreiber verarbeitet Metallbleche nach Kundenspezifikation. „Unser Kerngeschäft besteht in der Herstellung von Platten, Blechen, Ronden, Ringen, Zuschnitten sowie angearbeiteten Teilen aus Kupfer und Kupferlegierungen. Zudem verarbeiten wir Messing, Bronze, Kupfer-Nickel sowie Aluminium. Unsere Produkte kommen u. a. im Apparatebau, in Wärmetauschern, in der chemischen Industrie, in der Elektrotechnik sowie bei der Meerwasserentsalzung zum Einsatz“, beschreibt Stefan Schnock, Betriebselektriker von CSN Carl Schreiber, das Fertigungsspektrum. Als Spezialist für die Verarbeitung von Kupfer hat das mittelständische Unternehmen eine vollautomatische Durchlaufdie gewissermaßen als Zwischenlager fungieren. „Wenn kein Blech aus der Walze kommt, kann ein fertig gebeiztes Blech aus dieser Pufferzone über einen Rollengang zur Weiterverarbeitung entnommen werden. Die Beizstraße ist quasi U-förmig um die Richtmaschine angeordnet. Die gepufferten Bleche fahren demnach vor der Entnahme immer durch die Richtmaschine, müssen dann aber nicht unbedingt gerichtet werden“, erklärt der Betriebselektriker. Hohe Anforderungen an die Sensoren Robuste Sensorik Laserlichtschranke gewährleistet das sichere Erfassen von Kupferblechen in automatisierter Durchlaufbeizstraße Bei der Verarbeitung von Kupfer ist nicht nur das Material widrigen Umgebungsbedingungen wie schwefelsäurigem Sprühnebel ausgesetzt, sondern auch die Sensorik. Gleichzeitig müssen die Sensoren präzise und zuverlässig arbeiten, um einen sicheren Prozessablauf zu gewährleisten. Welche Anforderungen eine automatisierte Durchlaufbeizstraße darüber hinaus stellt und wie die Sensoren diese meistern, zeigt die Anwendung eines nordrhein-westfälischen Unternehmens. Rainer Koch ist Applikationsspezialist bei der ipf electronic gmbh in Lüdenscheid beizstraße entwickelt. „Beim Walzen von Kupferblechen entsteht auf der Materialoberfläche eine Oxidschicht, die wir vor der Weiterverarbeitung der Bleche in unserer Anlage mit Schwefelsäurelösung entfernen“, so Schnock. Vollautomatisierte Durchlaufbeizstraße Die teilweise bis zu 500 °C heißen Bleche werden hierzu nach dem Walzen über einen Rollengang zu einer Richtmaschine transportiert, die die Oberflächenwelligkeit entfernt. Dieser Maschine folgt eine Vorrichtung, die dazu dient, die einzelnen Bleche aus einem Rollengang anzuheben, um sie anschließend korrekt ausgerichtet in zwei Pufferzonen vor der Beizkammer zu positionieren. Nach der beidseitigen Behandlung eines Blechs in der Beizkammer wird dieses zu einem von drei Puffern weiterbefördert, Um einen sicheren Prozessablauf in der vollautomatisierten Durchlaufbeizstraße zu gewährleisten, benötigte das Unternehmen Sensorlösungen, die nicht nur Präzision und Zuverlässigkeit bieten, sondern auch überaus widerstandsfähig sein sollten. Konkret wurden geeignete Geräte für die beiden Pufferzonen vor dem Beizen, für die Beizkammer selbst sowie für die drei nachgeschalteten Materialpuffer gesucht, um ein sicheres automatisiertes Handling der Bleche in der Anlage zu gewährleisten. Stefan Schnock spezifiziert einige Anforderungen: „Ein Problem bestand u. a. darin, dass die bis zu 6 m breiten, aber nur 8 bis 160 mm dicken Kupferplatten nicht immer gerade auf der Rollenbahn vor der Beizkammer liegen und aufgrund der geringen Blechdicke etwas gewölbt sein können. Hinzu kommt, dass die Beize aus einer Lösung mit 15 bis 20 % Schwefelsäure besteht, die der Sensorik massiv zusetzen kann. Die Sensorlösung für die zwei unmittelbar hintereinanderliegenden Pufferzonen vor der Beizkammer sollte dennoch zuverlässig jeweils die vordere Position eines Blechs detektieren und hierbei über die gesamte Materialbreite den kompletten Bereich knapp oberhalb des Rollengangs abfragen können.“ Laserlichtschranke ermöglicht sicheres Materialhandling Da die Lösung somit über einen sehr exakten, kleinen Messpunkt mit großer Reichweite verfügen und zudem sehr widrigen Umgebungsbedingungen standhalten musste, empfahl ein Applikationsspezialist von IPF Electronic eine Laserlichtschranke. Die Einweg-Schranke bestehend aus einem Sender PS180024 und einem Empfänger PE180424 im Metallgehäuse (Schutzklasse IP67) hat einen großen Schaltabstand von 0 bis maximal 60 m, eignet sich für Umgebungstemperaturen von bis zu + 50 °C und lässt sich aufgrund des sichtbaren Laserlichts im Bereich oberhalb der Rollenbahn 20 INDUSTRIELLE AUTOMATION 1/<strong>2017</strong>
gut justieren. Der sehr kleine und damit präzise Messpunkt ermöglicht es, die vordere Position der dünnen Bleche in den beiden Pufferzonen vor der Beizkammer über die gesamte Materialbreite sicher zu erfassen. Hierzu erklärt Stefan Schnock: „Die Sensoren sind mit der SPS der Durchlaufbeizstraße gekoppelt und signalisieren der Steuerung, dass sich ein Blech in der jeweiligen Pufferzone befindet. Ist die Behandlung einer Kupferplatte mit Säurelösung abgeschlossen und hat das Blech die Beizkammer verlassen, kann das in der Zone vor der Beizkammer befindliche Blech in die Kammer transportiert werden. Anschließend wird das nächste Blech aus dem zweiten Puffer in die Pufferzone vor der Beizkammer befördert.“ Dem Schwefelsäurehaltigem Sprühnebel standhalten In der Beizkammer werden die Platten auf Rollengängen im Reversierbetrieb von oben und unten mit Beize besprüht. Auch hier muss, im Zusammenspiel mit den Sensoren in den Pufferzonen, die Position des zu behandelnden Blechs abgefragt werden. Eine optische Lösung kam jedoch nicht in Frage, da die Sensorik in der Beizkammer permanent einem schwefelsäurehaltigen Sprühnebel ausgesetzt ist. Aus diesem Grund entschied man sich für die induktiven Sensoren IO300106 von IPF Electronic mit aktiver Fläche aus Edelstahl. Sie sind u. a. für Umgebungstemperaturen bis + 70 °C ausgelegt und verfügen über die Schutzklasse IP68. Am Ein- sowie Ausgang der Beizkammer wurden jeweils drei parallel betriebene induktive Sensoren so installiert, dass sie die Kupferplatten von unten erfassen können. „Die Anordnung der Sensoren ist bewusst gewählt, da sich die Platte in der Kammer etwas in Längsrichtung verschieben kann. 01 Obwohl die säurehaltige Beize den Laserlichtschranken in den Pufferzonen extrem zusetzt, arbeiten die knapp oberhalb der Rollengänge installierten Sensoren zuverlässig Somit ist gewährleistet, dass wir einen größeren Bereich der Platte von der Unterseite abfragen können und immer mindestens ein Sensor anspricht. Würde die Materialposition nur mittig abgefragt, könnte eine verschobene Platte in den Bereich der Kammertür gelangen, die sich dann mitunter ein wenig öffnen würde, was zu Fehler meldungen der Steuerung führt“, berichtet Schnock. Erfasst beim Einschleusen eines Kupferblechs in die Beizkammer einer der induktiven Sensoren am Kammerausgang die Unterseite des Plattenendes, schließen sich die Türen und der Sprühprozess beginnt. Den Herausforderungen gewachsen Nach der Oberflächenbehandlung werden die Kupferplatten zu den drei nachgeschalteten Pufferzonen transportiert, die ebenfalls mit den Laserlichtschranken PS180024/ PE180424 ausgestattet sind. Die Sensoren melden der SPS der Durchlaufbeizstraße, wenn die Puffer komplett belegt sind, sodass die Steuerung die Anlage zur Vermeidung von Materialstaus anhalten kann. Angesichts der vielfältigen Herausforderungen, die für diese spezielle Applikation zu bewältigen waren, ist Betriebselektriker Stefan Schnock mit den Lösungen zufrieden: „Den Sensoren in den Pufferzonen und vor allem in der Beizkammer selbst wird nichts geschenkt. Die Beize ist aufgrund des Säuregehalts sehr aggressiv und setzt den Geräten extrem zu. Trotz dieser widrigen Umgebungsbedingungen haben sie sich in unserer automatisierten Anlage bewährt.“ Bilder: Aufmacherhintergrund Fotolia; sonstige ipf www.ipf.de ME ASUREMENT COMPUTING Messgeräte mit Ethernet- Anschluss Easy to Use • Easy to Integrate Easy to Support Temperaturerfassung E-TC und TC-32 • 8 bzw. 32/64 Eingänge • 24 Bit Auflösung • für alle Thermoelement-Typen • 8 digitale I/O, Alarmfunktion Multifunktionsmesstechnik E-1608 • 8 analoge Eingänge (16 Bit) • 250 kS/s Abtastrate • 2 analoge Ausgänge (16 Bit) • 8 digitale I/O, 1 Zähler Digital I/O E-DIO24 • 24 digitale I/O • ±24 mA High-Drive-Ausgänge • Digitaler Statusalarm • 1 Ereigniszähler (32 Bit) Messtechnik-Software DAQami 3.0 • Analoge, digitale und Zählerwerte erfassen, visualisieren und loggen • Signalausgabe/Signalgenerator InklusiveTreiberfürWindows ® ,Linux ® ,Android, sowie umfangreiche Unterstützung für C++ ® , C# ® , Visual Basic ® , DASYLab ® und NI LabVIEW www.mccdaq.de 02 Die induktiven Sensoren wurden so installiert, dass sie die Kupferplatten von unten erfassen können Tel: +49 (0) 7142-9531-40 E-Mail: sales@mccdaq.de © Data Translation GmbH A Measurement Computing Company
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