Feuerverzinken
Automatisierungstechnik
– sicher ins Jahr 2000
Alexander Georgiew • Thomas Schulz
Im anschließenden kontinuierlichen
Nach rekordverdächtigen drei Monaten konnte das Auto- Behandlungsteil wird das Blech zuerst bei
matisierungsunternehmen Ematik GmbH eine komplexe Anlage einer bis zu 880 °C hohen Blechtempera-
zur Feuerverzinkung von Bandstahl mit Übernahme aller vor- tur spannungsarm geglüht. Der Ofen ver-
brennt dazu pro Stunde 2 500 m3 Erdgas.
handenen Datenbestände erfolgreich bei der Salzgitter AG in
Damit könnte man zwei Einfamilienhäu-
Betrieb nehmen. Die schnelle Umstellung des Leitsystems ser ein Jahr beheizen. Unter einer Was-
ermöglichte nicht zuletzt die Offenheit des Automatisierungs- serstoffatmosphäre wird das Blech dann
systems FactorySuite. wieder auf Verzinkungstemperatur von
450 °C gekühlt, um mit max. 175 m/min
durch ein Zinkbad zu laufen.
Mit vorsichtigem Optimismus sieht die und oberflächenveredeltes Feinblech mit Durch den Wasserstoff wird die Ober-
Salzgitter AG, das zweitgrößte stahler- elektrolytisch- bzw. feuerverzinkter Ober- fläche aktiviert, um sich mit dem Zink zu
zeugende Unternehmen in Deutschland, fläche produziert. Veredeltes Feinblech ist verbinden. Mittels zweier Schlitzdüsen,
dem Abschluß des laufenden Geschäfts- einer der wichtigsten Werkstoffe der Au- die mit definiertem Druck das überschüs-
jahrs 1998/99. Trotz der schwierigen tomobilindustrie. sige Zink vom Blech wieder in das Zink-
Stahlkonjunktur und entgegen den düste- bad blasen, läßt sich die Dicke der Zink-
ren Prognosen für die Branche hatte der Der Prozeß Feuerverzinken schicht einstellen. Nach einem Luftkühler
niedersächsische Konzern schon in der Für den Ablauf und das Ergebnis des mit anschließendem Wasserkühler hat
ersten Hälfte des Geschäftsjahrs schwarze Feuerverzinkungsprozesses sind die che- sich das Band wieder auf 30 °C abgekühlt
Zahlen geschrieben. mische Zusammensetzung, die Gitter- (Bild 1).
Mit über 7 000 Beschäftigten ist der Be- struktur und die Oberflächenbeschaffen- Durch den Ofenprozeß ist das Blech
reich Stahl und Technologie der größte in heit des Grundwerkstoffs von Bedeutung. nicht ideal plan, auch die Oberfläche
der Unternehmenstruktur. Die Erzeugung Sie beeinflussen die Qualität des Zinküber- wird sehr glatt. Mit einem Nachwalz-
von Flachprodukten konzentriert sich im zugs und die Verarbeitung des Produkts. gerüst, auch Dressiergerüst genannt, prä-
Werk Salzgitter. Die Produktionsanlagen Eine metallisch blanke Stahloberfläche ist gen die Stahlwerker eine definierte Rau-
entsprechen höchsten Standards. Hier die Grundvoraussetzung für das Feuer- heit in das Blech – wichtig für eine spä-
werden Warmbreitband sowie Feinbleche verzinken. In automatisch betriebenen An- tere Lackierung. Ein Streckrichtgerüst
lagen wird durch schmelzflüssiges Zink zieht das Blech absolut plan. Abschlie-
ein Überzug aufgetragen. ßend folgt als Nachbehandlung eine
Um die komplexen Fertigungsverfah- Oberflächenversiegelung durch Chroma-
ren beherrschen zu können, müssen We- tierung und elektrostatische Ölung.
ge gefunden werden, die umfangreichen Im Auslaufbereich müssen jetzt wieder
Produktions- und Betriebsdaten flexibel Coils gewickelt werden, um das mittler-
handhaben zu können. Nur eine automa- weile verzinkte Blech für die Weiterver-
tisierte Produktion auf Basis moderner arbeitung zu versenden. Aus diesen Ble-
Systemtechnik ermöglicht es, die Pro- chen entstehen z. B. Autokarosserien,
dukte kostengünstig zu fertigen und fle- Lüftungsschächte, Lampen, Schubkarren
xibel an die Erfordernisse des Markts an- und Profile.
zupassen. Obwohl sicherlich primär die
Akzeptanz des Produkts durch den Markt Kontinuität in der
über die Wettbewerbsfähigkeit entschei- Softwareentwicklung
det, ist die Wahl der technischen Mittel zu Anwendungen auf Windows-basierten
seiner Herstellung von maßgeblichem Systemen gehören heute zum Standard in
Einfluß. der Automatisierungstechnik. Dies ist ne-
Eine kontinuierliche Feuerverzink- ben der rasanten Entwicklung der Re-
ungsanlage besteht aus drei Hauptberei- chentechnik vor allem der Betriebssicher-
chen. Ausgangspunkt ist der Einlaufteil, heit von Microsoft Windows NT 4.0 zu
welcher zur Bundvorbereitung dient. Hier verdanken. Leistungsfähige objektorien-
wird abwechselnd von zwei Abwicklern
kaltgewalztes Blech in die Anlage gefah-
ren. Die sogenannten Coils können 32 t Dipl.-Ing. Alexander Georgiew arbeitet in der
schwer und bei einer Banddicke von Instandhaltung im Bereich Stahl und Techno-
logie der Salzgitter AG.
0,36 mm bis zu 8 km lang sein. Der Coil-
durchmesser beträgt dann 2 100 mm. Eine Dipl.-Ing. Thomas Schulz ist Leiter der Ge-
Quetschnahtschweißmaschine schweißt schäftsstelle Berlin der Wonderware GmbH.
Bild 1. Coil mit verzinkten Blech die Coils aneinander.
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tierte Automatisierungswerkzeuge wie die Bürobereich
FactorySuite 2000 bilden den Kern der Ap-
plikationen von Leitsystemen. Damit ent- Material Material Streckrichter
stehen Lösungen für die unterschiedlichen Zentrale Leitwarte Einlauf Auslauf Dressiergerüst
Industriebereiche mit Skalierungsstufen
Bediener-
von einzelnen Maschinen oder Anlagen stände
bis zu ganzen Bereichen und Fabriken.
Der Jahrtausendwechsel steht vor der
Tür; die Unsicherheit der Anwender
wächst: Welche Programme werden nach
TCP/IP
Silvester 1999 noch ordnungsgemäß lau-
fen, welcher Rechner wird klaglos auch
über dieses Datum hinaus seine Aufgaben
H1-Bus
erfüllen und wo tauchen Probleme auf?
Redundante Datenbankserver
Alle Wonderware-Module der Factory
Suite 2000, die nach dem 14. April 1997
freigegeben wurden, erfüllen folgendes Steuerung
wichtiges Kriterium in puncto Design, S5-155U
Entwicklung, Qualitätskontrolle und Sup-
port: Kein Datumswert für das aktuelle
Datum verursacht einen unerwarteten Bild 2. Topologie Bandstahlverzinkungsanlage
Programmabbruch. Das Jahr 2000 wird
selbstverständlich als Schaltjahr erkannt. gratoren zusammen. Diese entwickeln präziser Projektplanung und zukunfts-
Diese konsequente Kontinuität in der mit ihren branchenspezifischen Erfah- weisender technischer Ausstattung der
Softwareentwicklung sowie die langjährige rungen auf Grundlage der FactorySuite Arbeitsmittel. Die zur Verfügung stehen-
Bewährung im harten Praxiseinsatz be- 2000 maßgeschneiderte Leitsysteme für de Zeit war denkbar knapp bemessen.
eindruckte auch die Planer in der Salz- höchste Qualitätsansprüche. Zwischen Auftragsvergabe und Lieferung
gitter AG. Es galt bei exakter Einhaltung Aufgrund ihrer Referenzen wurde die einschließlich Endabnahme lagen nur
der vorgegebenen Zeitfenster die vorhan- Ematik GmbH mit diesem Projekt beauf- drei Monate. Eine hohe Einsatzbereit-
dene Software eines anderen Anbieters tragt. Basis des mittelständischen Unter- schaft aller Mitarbeiter machten letzt-
abzulösen. Wonderware arbeitet dabei nehmens bildet die nahtlose Verbindung endlich die erfolgreiche Installation des
seit Jahren mit qualifizierten Systeminte- von konsequenter Kundenorientierung, neuen Leitsystems möglich.
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Leitstand als vernetzte
Automatisierungstechnik
Client-Server-Lösung
Der Optimierung der Bedienung von
Feuerverzinkungsanlagen kommt eine
immer größere Bedeutung zu. Das Bedien-
personal wird mit mehr Aufgaben betraut
und kann sich nicht mehr nur um einen
Anlagenteil kümmern. Die Verfügbarkeit
der Produktionsanlage muß optimiert wer-
den. Pro Monat werden hier 45000 t Blech
von 0,36 mm bis 4,00 mm verzinkt. Die An-
lage läuft über 350 Tage im Jahr im fünf-
schichtigen Betrieb. Dies erfordert, die Be-
dienstrukturen zu vereinfachen und den
gesamten Informationsgehalt aus den ver-
schiedenen Teilen konzentriert und in über-
sichtlicher Form darzustellen.
Die praxisbezogene Darstellung macht
die Anlage für den Bediener selbsterklä-
rend und einfach. Von hier können diverse Bild 4. Prozeßbild Anlagenübersicht
Sollwerte vorgegeben und alle anderen
Bilder der Applikation aufgerufen wer- setzten Hardware. Bei der Salzgitter AG Das System ermöglicht den Zugriff auf
den. Im Hintergrund speichert der Daten- wurden redundant ausgelegte Server mit die gesamten Betriebsdaten der einzelnen
bank-Server automatisch Störmeldungen einer Anschaltung über H1-Bus zu den Aggregate. Dazu gehört neben der Ver-
und Prozeßdaten. Der Server-PC kann ein eingesetzten SPS Simatic S5 155 U reali- waltung von Soll- und Istwerten in Re-
gut ausgestatteter Standard-PC sein, das siert (Bild 2). zepturen die Präsentation von Störmel-
Budget und die Anforderungen des An- Hauptmerkmal von Visualisierungs- dungen und die Analysemöglichkeit ver-
wenders bestimmt die Grenze der einge- systemen ist ihre Fähigkeit, grafische Ob- schiedener Prozeßzustände mittels frei
jekte mit Animationen zu versehen. In- konfigurierbaren Trendfunktionen. Auch
Touch bietet hierbei als Frontend und Be- Objekten und Objektgruppen einschließ-
dieninterface der FactorySuite 2000 vie- lich ihrer Prozeßverknüpfung können
le Möglichkeiten, Prozeßzustände reali- hinsichtlich Zeiteinsparung in einer Bi-
stisch und anwenderfreundlich nachzu- bliothek abgespeichert und wiederver-
bilden. So lassen sich Objekte auf dem Bild- wendet werden. Somit erhält auch der
schirm bewegen, so daß sie ihre Größe ver- Bediener ein Maß an Übersichtlichkeit für
ändern oder ihre Farbe wechseln. Weiter- seine Anlage (Bild 4 und 5).
hin ist es möglich, Grafikobjekte horizon-
tal oder vertikal zu füllen oder zu drehen Datenhaltung:
bzw. ihre Sichtbarkeit zu verändern. Mit Topologie und Struktur
verschiedenartigen Animationsverknüp- Eine zentrale Datenhaltung, in der die
fungen kann praktisch jede Applikations- anfallenden Daten aller Anlagenteile er-
Bild 3. Blick in die zentrale Leitwarte strategie abgedeckt werden (Bild 3). faßt und archiviert werden, ist heute Be-
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Bild 5. Regler mit Trendverlauf
standteil eines modernen Leitsystems. Die loser Nachweis der angewandten Pro-
FactorySuite 2000 läßt es von ihrer Struk- duktionsmethoden geführt werden. Eine
tur her zu, daß neben Anlagenbediener Korrelation zwischen gefertigtem Losen
auch andere Bereiche im Unternehmen be- und aufgenommenen Daten wird erreicht,
quem mit beliebigen Softwaresystemen auf Technologieoptimierungen vorgenommen.
die Echtzeitdaten, die historischen Daten Die gesamte Funktion der Anlage muß
und die Konfigurationsdaten zugreifen kön- erfaßt und dabei Betriebszustände doku-
nen. Je nach Zugriffsberechtigung kön- mentiert werden. Aus Haftungsgründen
nen diese aktiv verändert oder eben nur macht es sich erforderlich, Betriebsdaten
passiv angezeigt, analysiert und ausge- über längere Zeitabschnitte vorzuhalten.
wertet werden. Dies geht nur mit einer ausgefeilten Daten-
Relationale Datenbanken bieten zusätz- erfassung und -auswertung. Bei der Sys-
lich den Vorteil der einfachen Abfrage- teminstallation übernahm man ebenfalls
möglichkeit mit Hilfe von Standardwerk- die kompletten vorhandenen Datenbe-
zeugen über SQL. Zugegriffen werden kann stande ohne Verluste in die FactorySuite
über Clients aus dem Hause Wonderware 2000.
sowie über handelsübliche Software wie Die vorhandenen Daten importierte da-
Microsoft-Office oder andere Lösungen. bei die Ematik GmbH bereits in ihrem
Die Anwendung der Feuerverzinkungs- Hause bei einem Testaufbau. Der Feinab-
anlage nutzt für den Zugriff in der zen- gleich der letzten Tage erfolgte bei der In-
tralen Leitwarte und den prozeßnahen betriebnahme während des planmäßigen
Bedienstationen mehrere FactorySuite- Anlagenstillstands. Die eigentliche Um-
Runtime, mit denen die Bediener aktiv in rüstung des Leitsystems vor Ort dauerte
den Prozeß eingreifen können. Im Büro- letztendlich dann nur zwei Tage. So kann
bereich geben zehn FactoryFocus-Ar- die Salzgitter AG als Betreiber auch noch
beitsplätze mit Nur-Lesezugriff Auskunft in einigen Jahren die qualitätsgerechte
über die Produktion der Anlage. Produktion zurück bis zur ursprünglichen
Grundvoraussetzung für das Interface ersten Inbetriebnahme der Anlage doku-
an das bestehende kaufmännische Unter- mentieren.
nehmensplanungsssystem (ERP) stellt die Erst Jahre nach der Inbetriebnahme ei-
Strukturierung der Datenbestände dar. Pro- ner Anlage zeigt sich für den Betreiber,
zeßdaten werden ohne Bezug zu einem ob seine Auswahl richtig und seine Inve-
Auftrag mit einem Zeitstempel versehen stitionen damit geschützt sind. Wonder-
abgelegt. Hier steht die Produktionstech- ware investiert erhebliche Mittel in die
nologie im Mittelpunkt der systematischen automatische Konvertierung der Struktu-
Gegebenheiten. Anhand späterer Daten- ren älterer Projekte auf den neusten Soft-
analysen werden somit qualifizierte Aus- warestand. Aber auch bei Neuprojektie-
sagen über den Produktionsverlauf ge- rungen wie dieser Feuerverzinkungsan-
troffen. Auf diese Weise erhöht sich die Re- lage rechnet sich die ergonomische Hand-
produzierbarkeit der Vorgänge effizient. habung der Software. Die Systemliefe-
Die konsequente Fortsetzung des oben ranten konnten mit vertretbaren Engi-
beschriebenen Konzepts ist die auftrags- neeringaufwendungen und überschau-
bezogene Prozeßdatenarchivierung. Mit baren Investitionsrahmen erfolgreich um-
Hilfe dieser Erweiterung kann ein lücken- stellen. ■
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