Energieeffiziente Aluminiumveredelung

Automatisierungssystem regelt Säurebäder bei der Oberflächenveredelung

Energieeffiziente
Aluminiumveredelung

Die Oberflächenveredelung von Metallen ist ein komplexer Prozess, bei dem eine Vielzahl von Werten konstant überwacht und geregelt werden muss. Das Unternehmen Diener & Rapp setzt hier auf das skalierbare Mess-, Regel- und Automatisierungssystem mTron T, dass bei dieser Anwendung seine ganze Stärke ausspielen kann.
Aluminium ist ein leichter und gleichzeitig stabiler Werkstoff, der in vielfältigen Produkten Verwendung findet. Ein Nachteil ist jedoch, dass unbehandeltes Aluminium durch Reaktion mit dem Luftsauerstoff oder durch Witterungseinflüsse oxidiert. Eine Möglichkeit, um das Material vor Korrosion zu schützen, ist das Eloxalverfahren. Dabei wird in einem elektrochemischen Prozess die Aluminiumoberfläche in eine dichte und sehr harte Oxidschicht umgewandelt. Das behandelte Aluminium ist korrosionsbeständig, elektrisch nicht leitend und kann in verschiedenen Farben hergestellt und produziert werden. Eine besondere Variante dieser Oberflächentechnik ist das Harteloxieren. Hierbei kommen besonders hohe Stromstärken von mehreren 1.000A zum Einsatz. Das Ergebnis sind wesentlich dichtere und härtere Schichten als beim normalen Eloxieren. Das Unternehmen Diener & Rapp in Schwenningen hat sich auf dieses Verfahren spezialisiert. Der eigentliche Veredlungsprozess findet in Säure-Tauchbädern statt und nutzt das chemische Verfahren der Elektrolyse. Ein Problem beim Harteloxieren ist aber die durch die hohe Stromstärke bedingte Wärmeentwicklung in den Säurebädern. Da die Temperatur jedoch eine zentrale Einflussgröße für das Ergebnis des Prozesses ist, kommt einer effizient gesteuerten Kühlung der Säurebäder eine große Bedeutung zu. Bei Diener & Rapp kommen Kühlbäder der Karl Schlegel GmbH aus Balingen, einem Spezialisten für Industrie-Kühlanlagen, zum Einsatz. In diesen Anlagen wird bereits seit längerer Zeit die Mess- und Regeltechnik von Jumo verwendet. So kommt u.a. das skalierbare Mess-, Regel- und Automatisierungssystem mTron T zum Einsatz. Als zentrale Mess- und Regeleinheit steuert und regelt das es sämtliche Kühlprozesse.

120 autarke Regelkreise gleichzeitig steuern

Das modulare System kann mit seinen I/O Modulen und der umfangreichen Kommunikations-, Auswerte- und Automatisierungssoftware in den unterschiedlichsten Branchen eingesetzt werden. Es kann mit bis zu 30 modularen Mehrkanal-Reglermodulen pro CPU 120 autarke Regelkreise gleichzeitig steuern. Das bedeutet, dass im Fall eines CPU-Stopps die Regelkreise weiterhin zuverlässig ihre Regelaufgabe erfüllen können. Der Sicherheitsaspekt stand während des Engineeringprozesses im Vordergrund. Alle Eingänge des Mehrkanal-Reglermoduls sowie des Analog-4-Kanaleingangmoduls sind galvanisch getrennt. Dies bedeutet für den Anwender eine sichere und störungsresistente Erfassung seiner Messwerte. Die Messdaten können mittels einer Software visualisiert und anschließend für weitere Zwecke archiviert werden. Der Anwender hat somit keine Sicherheitslücken im Aufzeichnungs- und Automatisierungsprozess. Durch die Freischaltung der Soft-SPS CoDeSys V3 ist mTron T zudem individuell erweiterbar zu einem vollständigen Automatisierungssystem. Bei Diener & Rapp hatte die Entscheidung für dieses System mehrere Gründe. Bei den bisherigen Lösungen war eine große Zahl verschiedener Mess-, Regel- und Anzeigegeräte in den Schaltschränken untergebracht. Durch den Einsatz des Systems konnte schon bei der Installation der Aufwand für die Verkabelung deutlich gesenkt werden. Die einzelnen Module des Systems sind einfach per Plug&Play zu montieren. Auch musste der Schaltschrank nicht mehr aufwendig ausgesägt werden, da die Steuerung der Anlage jetzt über ein einziges Display erfolgt. Über das Multifunktionspanel sind auch alle relevanten Prozessdaten zentral abrufbar. Der Vergleich vieler verschiedener Anzeigegeräte entfällt. Über das Setup-Programm konnte die Anlage konfiguriert und parametriert werden. Auch eine weitere Besonderheit des Geräts überzeugte den Kunden: Die Steuerung erfolgt über ein eigens für diese spezielle Applikation erstelltes Prozessbild. Auf einem einzigen Bildschirm ist jetzt auch eine deutlich größere Menge an Informationen – wie z.B. der genaue Stellgrad einzelner Steuerklappen – übersichtlich dargestellt. Mithilfe der Touch-Steuerung ist zudem eine einfachere Bedienung der kompletten Anlage möglich, denn das Multifunktionspanel ermöglicht neben der Visualisierung auch die Bedienung der Regler und Programmgeber. Weiterhin ist ein benutzerabhängiger Zugriff auf Parameter- und Konfigurationsdaten des Gesamtsystems möglich. Als Besonderheit ist die Registrierfunktionen eines vollwertigen Bildschirmschreibers implementiert. Die einzelnen Messwerte und Daten werden dabei manipulationssicher aufgezeichnet. Die gesamte Applikation wird in einer eigenen Projektdatei erfasst, wodurch die Projektverwaltung und Versionspflege stark vereinfacht wird. Nicht zuletzt bietet mTron T die Möglichkeit der Fernwartung mithilfe eines Webservers. Das System leistet bei Diener & Rapp auch einen wichtigen Beitrag zur Energieeffizienz. Denn überschüssige Wärmeenergie wird im Schwenninger Unternehmen für die Heizung des Gebäudes und des Brauchwassers eingesetzt. In den kalten Wintermonaten kommt zusätzlich eine Freiluftkühlung zum Einsatz. Auch bei diesen Überwachungs- und Steuerungsaufgaben spielt das System seine Flexibilität aus.

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