Extrusion 7-2017

Vernetzung innerhalb der Geräte und des gesamten Systems gewährleistet. So kann die Steuerung beispielsweise sämtliche Vorparametrierungen über CANopen an den Sensor schicken, der dadurch zum echten Plug&Play-Gerät wird. Das ist insbe- sondere interessant für Laboranlagen zum Test von Pulverrezep- turen. Diese werden in der Regel individuell aus Extruder, Ab- zug, Rheometer etc. zusammengestellt. Dank CANopen erken- nen die Anlagenteile ihre jeweilige Konfiguration und stimmen sich problemlos aufeinander ab. Zudem können CANopen-Sen- soren zählen, wie oft sie eingeschaltet wurden. Damit liefern sie im Sinne der präventiven Instandhaltung Informationen dar- über, wie lange sie bereits im Einsatz sind und ob sie gegebe- nenfalls nachkalibriert werden müssen. Durch ihre Fähigkeit zur Diagnose der entscheidenden Prozess- parameter liefert moderne Sensorik alle Daten, die für eine vor- ausschauende Wartung erforderlich sind. So erfassen beispiels- weise PID-Regler mit Zählerfunktion die Anzahl der Schalt- zyklen und gleichen sie mit den als Verschleißalarm gesetzten Grenzwerten ab. Bei Überschreiten dieser Werte geht ein ent- sprechendes Signal an die Steuerung bzw. das HMI und weist damit auf die wahrscheinliche Notwendigkeit des Austausches von Stellgliedern hin. Ein rechtzeitiger Wechsel beugt einem Maschinenausfall vor. Zudem bieten aktuelle Geräte Diagnose- funktionen zur Erkennung von Sensorbruch, Anschlussfehlern, Teillast- oder Lastbruch, Störungen des Regelkreises und Über- schreiten der Grenzwerte. Neben der präventiven Instandhaltung ist auch die Selbst- und Autooptimierung der Regler für die Umsetzung von Industrie 4.0 entscheidend. Die Selbstoptimierung dient der Berechnung der optimalen Werte für die Regelparameter während der An- laufphase eines Prozesses, beispielsweise in Geräten für die Temperierung des Werkzeuges an Spritzgießmaschinen. Die Aktivierung erfolgt wahlweise automatisch bei jedem Einschal- ten der Maschine oder manuell per Tastendruck. In jedem Fall werden während der Selbstoptimierung eine Kennlinie für den Regelprozess erstellt sowie sämtliche Parameter und die Zyklus- zeit ermittelt und abgespeichert. Die Prozedur läuft automa- tisch ab, wobei beispielsweise bei einfachen Extrudern ohne Steuerung die Vorgehensweise in Abhängigkeit vom Ist-Wert der Temperatur der Zylinderheizung optimiert wird. Im Falle ei- nes Relais-, Logik- oder Triac-Regelausgangs erfolgt die Bestim- mung der optimalen Zykluszeit automatisch. Moderne Regler signalisieren die Optimierung mithilfe einer LED auf dem Dis- play. Während des eigentlichen Prozesses sorgt die Funktion der Autooptimierung für die permanente Überwachung der Abweichungen vom Regelwert und für einen entsprechenden Ausgleich der Regelparameter. Prozessdiagnostik Doch die elektronischen Bauteile müssen nicht nur sich selbst, sondern den ganzen Prozess diagnostizieren können. So bieten beispielsweise moderne Leistungssteller für die Regelung elek- trischer Heizelemente von Extrudern mit größeren Leistungen oder von Infrarotstrahlern zum Kunststoffschweißen die Mög- lichkeit zur Erfassung des Stromverbrauchs pro Zeiteinheit. Ob pro Stunde, Tag oder Woche, pro Gerät oder pro Stromabneh- mer lässt sich individuell festlegen. Ebenfalls vorgeben lassen 55 Extrusion 7/2017 sich der Grenzwert, bei dessen Erreichen Alarm gegeben wer- den soll sowie der Normal- oder Optimalverbrauch. Der Leis- tungssteller steuert die Stromabnehmer dann so, dass der Stromverbrauch optimiert und die Stromkosten minimiert wer- den. Dabei sind Erfassung und Alarm bei Abweichung für jede Heizzone individuell regelbar. Darüber hinaus können sich bis zu zehn Leistungssteller untereinander abgleichen und so einre- geln, dass ein zuvor eingestellter Spitzenstrom nicht überschrit- ten wird. Die Voraussetzung dafür ist ein intelligentes Lastma- nagement, das die im Vorfeld berechnete Prozessleistung auf alle beteiligten Steller verteilt. Zudem erkennen aktuelle Leistungssteller auch einen Teillast- bruch und regeln den Prozess adaptiv. Der Steller erfasst, wo welche Heizelemente ausgefallen sind, und löst Alarm aus. Die adaptive Regelung von Strom, Spannung und Leistung nach zuvor gesetzten Präferenzen hält währenddessen den Prozess bis zum Eingreifen des Werkers aufrecht. Autonome, dezentrale Steuerung Mehrere, einfach integrierbare Steuerungsinseln aus intelligen- ten PID-Reglern oder Leistungsstellern können Teilfunktionen der SPS übernehmen. Sie geben dieser dann lediglich die Infor- mation „Wert ok“ oder „Wert nicht ok“ weiter. Auf diese Wei- se verringert sich die Rechenleistung der SPS. Sie kann kleiner und einfacher ausgelegt werden. Zudem erhöhen die einfach integrierbaren Steuerungszellen die Redundanz und damit die Prozesssicherheit. Zum Aufbau solch kleiner Steuerungsinseln können GEFRAN-Geräte als Master/Slave konfiguriert werden, indem beispielsweise ein Gerät zum Master wird und die ande- ren die Slave-Funktion übernehmen. Das spart zusätzliche Feld- bus-Schnittstellen und bietet bei redundanter Abbildung in der SPS einen Schutz gegen Ausfall. Auf diese Weise vernetzt mo- derne Aktorik und Sensorik Maschinenkomponenten und Men- schen, vereinfacht komplexe Steuerungsprozesse und erhöht die Prozess- sowie Produktionssicherheit. Ausblick Die Ausstattung der Sensoren, Leistungssteller und Regler mit dem Kommunikationsstandard IO-Link, eine der Voraussetzun- gen für eine umfassende Vernetzung aller Maschinen und An- lagen, und RTE/ProfiNET für den ehternetbasierten Datenaus- tausch in Echtzeit sind bei GEFRAN aktuell in Vorbereitung. GEFRAN Deutschland GmbH Philipp-Reis-Straße 9a, 63500 Seligenstadt, Germany www.gefran.de Stand: A3-3005