Extrusionsanlage zum Fertigen von Hydraulikschläuchen. Automatisiert wurde die Prüfung des prozesskritischen Teilprozesses ‚Garnauftrag‘.

Extrusionsanlage zum Fertigen von Hydraulikschläuchen. Automatisiert wurde die Prüfung des prozesskritischen Teilprozesses ‚Garnauftrag‘. Panasonic/Veritas

Kontinuierlich drücken sie feste bis dickflüssige Massen unter hohem Druck aus einer formgebenden Öffnung: Strangpressmaschinen. Mit solchen Extrusionsanlagen fertigt die Veritas AG mit Stammsitz in Gelnhausen Hydraulikschläuche für die Automotive-Industrie. Ein wichtiger Produktionsschritt in diesem Prozess ist das Überwachen der Spulendicke von Garnstrickmaschinen. Die Dicke der Spule ist wiederum ein Maß dafür, welche Menge an Garn noch zur Verfügung.

Das auf die Schläuche aufzubringende Garn wird gleichmäßig abgefädelt und auf den durchlaufenden Schlauch aufgetragen. Bislang überwachen Bediener manuell die Dicke der Garnspulen, und zwar mithilfe eines Stroboskops. Sie blicken dazu regelmäßig durch ein Fenster auf den rotierenden Revolver mit der Garnspule, der sich mit 3 000 Umdrehungen je Minute dreht. Verständlich, dass die Sichtprüfungen ein Grund für viel Ausschuss beim Garnmaterial ist. Diese hohen Verluste reduziert jetzt eine Automatisierungslösung von Panasonic. Weil das Unternehmen ein umfassendes Produktportfolio für Lösungen im Bereich der Automatisierungstechnik hat, kann es solche Überwachungslösungen aus einer Hand konzipieren und liefern, konkret: Hardware (SPS und HMI), Software für die Steuerung und das Bediengerät sowie die Sensorik – das komplette Programm eben.

Laser automatisiert Sichtprüfung

Der Laser-Abstandssensor misst präzise und schnell: Bei bis zu zwölf Spulen und 3 000 Umdrehungen pro Minute ist das auch notwendig.

Der Laser-Abstandssensor misst präzise und schnell: Bei bis zu zwölf Spulen und 3 000 Umdrehungen pro Minute ist das auch notwendig. Panasonic

Um die Dicke der Garnspulen automatisiert überwachen zu können, nutzen die Techniker einen Laser-Analogsensor der Serie HL-C2. Diese Sensoren, konzipiert für die optische Abstandsmessung, messen mit einer Auflösung bis 0,01 µm und Messfrequenzen bis 100 kHz bei einem geringen Linearitätsfehler (besser +/- 0,02 %). Sowohl die Auflösung als auch die Messfrequenz der HLC2-Geräte gelten laut Anbieter als Benchmark bei laserbasierten Abstandssensoren.

Als Emitter ist eine Laserlichtquelle verbaut, deren Sendeleistung über eine patentierte Kontrollfunktion reguliert wird. Ein schneller Signalprozessor mit eigens angepassten Algorithmen verarbeitet und digitalisiert die Signale in Echtzeit. Ein speziell für den Sensor entwickelter HDLC-CMOS (High Density Linear Cell) dient als Empfangselement.

Erfassen und Auswerten der Messwerte

Alles aus einer Hand: Aufbauschema und Komponenten einer Lösung für die Abstandsmessung.

Alles aus einer Hand: Aufbauschema und Komponenten einer Lösung für die Abstandsmessung. Panasonic

Und so läuft der Prozess ab: Durch das Auftragen des Garngewebes auf die Hydraulikschläuche verringert sich der Garnspulendurchmesser kontinuierlich. Der gemessene Abstand zwischen Laser-Analogsensor und Garnspule nimmt folglich mit der Zeit zu. Ein Werker gibt über das Bediengerät aus der GT-Serie die für die Messung relevanten Werte ein, beispielsweise die Anzahl der zu überwachenden Spulen (bis zu zwölf Stück) und die Grenzwerte der Spulendurchmesser – die sogenannte Gelb/Rotphase für die Alarmierung der Maschinenführer.

Die Messwerte jeder Spule werden in ein Analogsignal konvertiert und im SPS-Programm mit den vom Bediener eingegebenen Grenzwerten verglichen. Dabei visualisiert die SPS das Unterschreiten der Grenzwerte auf einer Ampel. Diese Anzeige dient dazu, dass der Bediener bei Erreichen der Gelbphase reagieren kann und bei Rot die Extrusionsanlage ausschaltet. Dann kann er gezielt die leeren Garnspulen gegen volle tauschen und den Prozess neu starten. Die Veritas AG profitiert von dieser Lösung gleich doppelt: Weniger Ausschuss beim Garnmaterial und der Bediener muss nicht mehr dauernd kontrollieren, kann somit gewonnene Zeit auf andere Aufgaben verwenden.

Energiezähler

Der zweikanalige Multifunktionszähler, unter anderem für Energieverbräuche, hat zwei Ethernet-Schnittstellen, was einen zusätzlichen Hub spart.

Der zweikanalige Multifunktionszähler, unter anderem für Energieverbräuche, hat zwei Ethernet-Schnittstellen, was einen zusätzlichen Hub spart. Panasonic

Wer Produktionskosten sparen will, sollte auch den Energieverbrauch im Auge behalten, gerade bei energieintensiven Prozessen wie Extrusionsanlagen. Dafür hat Panasonic beispielsweise den Multifunktions-Energiezähler KW2M. Er verbindet das Messen von mehreren Stromkreisen mit Kommunikation via Ethernet und Web-Server-Funktionalität in einem Gerät. Bis zu drei Erweiterungsmodule sind anreihbar. Eine schnelle und leichte Verdrahtung unterstützt die Push-in-Anschlusstechnik. Haupteinheit und Erweiterungsmodule erfassen jeweils zwei dreiphasige Lastzweige. Die Konfiguration der Komponenten erfolgt über Web-Server. Der KW2M verfügt über zwei Ethernet-Schnittstellen und eine RS485-Schnittstelle und unterstützt die Protokolle Modbus/TCP und Mewtocol.