Rechnergestützte Linienschreiber ersetzen mechanische Geräte

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1 Große Datenmengen mit dem Industrie-PC erfassen: Rechnergestützte Linienschreiber ersetzen mechanische Geräte Konventionelle Linienschreiber haben etliche Nachteile, die auf ihre mechanischen Komponenten zurückzuführen sind. Die Trägheit der Mechanik begrenzt Genauigkeit und Grenzfrequenz. Regelmäßige Wartungsarbeiten, komplizierte Kalibrierung, häufiger Papierwechsel sowie Genauigkeitsfehler, z.b. durch verbogene Schreibspitzen, zählen zu den weiteren Nachteilen. Im Zusammenhang mit Papier als Datenspeichermedium ist außerdem die in der modernen Qualitätssicherung gemäß DIN/ISO 9000 ff. geforderte Dokumentationspflicht erwähnenswert: Sollen Schreiberprotokolle etwa über einen Zeitraum von 10 Jahren aufbewahrt werden, können sich diese zu stattlichen Bergen türmen. Nicht nur schonender für Platzresourcen und Umwelt, sondern wesentlich anwendungsfreundlicher und flexibler ist eine neue elektronische Schreibergeneration. Große Anlagen - viele Prozeßgrößen Die Herstellung von Bandstahl ist ein komplexer Prozeß. Um diesen beherrschbar und reproduzierbar zu machen, ist das Erfassen, Visualisieren und Archivieren der Prozeßdaten von großer Bedeutung. Je nach Anlagengröße fallen dabei erhebliche Datenmengen an, die in Echtzeit sicher erfaßt und aufgezeichnet werden müssen. Die rauhen Umgebungsbedingungen in diesem Umfeld sind natürlich eine besondere technische Herausforderung. Potentielle Störfaktoren sind z.b. die Erschütterungen der Schlagscheren und das Beschleunigen bzw. Abbremsen der auf den Walzstraßen transportierten Werkstückmassen. Außerdem verursachen die Brammenöfen, Flämm-Maschinen, Rekristallisationsglühöfen usw. entsprechende Umgebungstemperaturen in den Walzhallen. Wichtig bei diesen Anlagen ist, daß die großen Öfen gleichmäßig beheizt sind, z.b. mit Erdgas. Die Temperaturen werden punktuell erfaßt, wobei die Zahl der Meßstellen leicht mehrere hundert erreichen kann. Die bislang in großer Stückzahl eingesetzten mechanischen Linienschreiber stellten somit ein großes Kosten- und Personalpotential dar. Die Firma Dralle Systementwicklungen hat deshalb in Zusammenarbeit mit der Stahlindustrie rechnergestützte Linienschreiber und komplexe Archivierungssysteme entwickelt, die die konventionelle Technik ersetzen (Bild 1). Die neue rechnergestützte Schreibergeneration nutzt die heutigen Möglichkeiten, Prozeßdaten elektronisch auf verschiedenen Datenträgern zu archivieren. Eine einfach zu bedienende Benutzeroberfläche in Verbindung mit einem sorgfältigen Softwaredesign macht diese Lösung anwendungsfreundlich, flexibel und universell einsetzbar. Da mechanische Komponenten praktisch entfallen, minimiert sich der Aufwand für Wartung und Kalibrierung. Intelligente Erweiterungskarte ergänzt Industrie-PC sor011 1

2 Das Ausgabeformat der Daten auf dem Bildschirm oder Drucker ist flexibel konfigurierbar und läßt sich damit problemlos dem Erscheinungsbild konventioneller Linienschreiber nachempfinden (Bild 2). Auch die parallele Aufzeichnung auf Endlospapier ist möglich. Je nach Anwendungsfall lassen sich die elektronischen Linienschreibersysteme zeit- oder geschwindigkeitsproportional betreiben. Damit können Meßgrößen synchronisiert und z.b. Bandsegmenten zugeordnet werden. Ident-Codes und Primärdaten gibt der Anwender über serielle Schnittstellen oder LAN-Kopplungen prozeßsynchron vor. Die Arbeit im Netzwerkverbund gestattet zentrale Archivierung und dezentralen Zugriff auf das Datenmaterial. Die Archivfunktionen sind so aufgebaut, daß Prozeß- und Qualitätsdaten identbezogen, z.b. über eine Bandnummer, analysiert und visualisiert werden können. So ist beispielsweise der Durchlauf eines Walzgutes über den gesamten Herstellungsprozeß bezüglich der dabei entstandenen Meßreihen darstellbar. Für den Rechnerteil werden Industrie-PC-Standardkomponenten verwendet (Bild 3). Damit sind die Systeme unter DOS, Windows 3.x und Windows NT lauffähig. Die Schnittstelle zum Prozeß bilden intelligente Erweiterungskarten der Typen MODULAR-4/486 oder Multi-LAB/2 von SORCUS. Die Erfassungs-Peripherie verfügt über analoge und digitale Eingänge, eigene x86- Prozessoren und große RAM-Speicher sowie ein Multitasking-Echtzeitbetriebssystem. Diese Konfiguration entkoppelt den eigentlichen PC völlig von den echtzeitkritischen Aufgaben. Während über das intelligente Subsystem fortlaufend die aktuellen Qualitäts- und Prozeßdaten erfaßt und aufgezeichnet werden, erledigt der Standardrechner die graphische Aufbereitung, Darstellung und Speicherung. Ohne den laufenden Erfassungsprozeß zu beeinträchtigen, kann der Prozeßingenieur am Bildschirm in den Protokollen zurückblättern, gezielt nach Chargenoder Walzbandnummern suchen, Daten auswerten oder auf Endlospapier ausdrucken. Flexibel durch austauschbare Schnittstellenmodule Welche der intelligenten Erweiterungskarten im einzelnen verwendet wird, hängt von der Anzahl der benötigten Eingangskanäle ab. Die kleinere Multi-LAB/2 hat 16 analoge Eingänge. Werden mehr Kanäle benötigt, kommt die MODULAR-4/486 zum Einsatz. Sie ist durch steckbare Schnittstellenmodule sehr flexibel konfigurierbar und bietet beispielsweise bis zu 256 analoge Eingänge mit Wandlungszeiten von bis herunter zu 2 ms, Eingänge mit 12 oder 16 Bit Auflösung oder über 1000 digitale Eingänge. Je nach Anwendung läßt sich die Karte mit den unterschiedlichsten analogen und digitalen Ein- und Ausgängen bestücken, wahlweise mit galvanischer Trennung, mit seriellen Schnittstellen, Feldbusankopplungen oder Funktionsmodulen, wie z.b. Zählern. Problemlos verläuft auch ein späterer Umstieg von der kleineren Lösung auf die leistungsfähigere Hardware, wenn Anlagenerweiterungen anstehen: Um die vorhandenen sor011 2

3 Programme weiterzuverwenden, müssen lediglich die Funktionsbibliotheken ausgetauscht werden. Alle Einstellungen auf den Karten lassen sich per Software vornehmen. Aufgrund der Eigenintelligenz eignen sich die SORCUS-Karten ebenso zum Steuern und Regeln, beispielsweise über installierbare digitale PID-Regler. Damit sind parameteroptimierte adaptive Regelungen von Prozessen möglich, wobei gemessene Daten sofort einer digitalen Korrektur bezüglich Verstärkung und Offset unterzogen werden können. Im Leistungsumfang der SORCUS-Hardware sind Treiberprogramme für alle gängigen PC- Betriebssysteme enthalten. Zur Entwicklung eigener Echtzeitprogramme stehen Hochsprachenbibliotheken für DOS, Windows 3.1/95/NT und OS/2 zur Verfügung, unter anderem für die beliebten Borland-Programmentwicklungsumgebungen C/C++ und Pascal bzw. Delphi einschließlich Remote-Debugging via Turbo-Debugger. Erhältlich sind außerdem komplette SPS-Kommunikationsprotokolle, die eine über die reine Dokumentation hinausgehende Prozeßsteuerung übernehmen. Anschrift des beteiligten Unternehmens: Dralle-Systementwicklungen, Am Sundern Braunschweig, Tel / , Fax / Bilder: Dralle / SORCUS Text: Dipl.-Ing. (FH) Volker Paroth und Dipl.-Chem. Angelika Bunk beide RBS, Stutensee Verwendung honorarfrei SOR011.DOC: 5915 Anschläge sor011 3

4 Bild 1: In diesem Stahlwerk wurden die mechanischen Linienschreiber durch eine moderne, elektronische Schreibergeneration ersetzt. Im Hintergrund ist die Walzstraße mit glühenden Werkstücken erkennbar Bild 2: Das Ausgabeformat der Daten auf dem Bildschirm oder Drucker ist flexibel konfigurierbar und läßt sich problemlos dem Erscheinungsbild konventioneller Linienschreiber nachempfinden sor011 4

5 Bild 3: Die Schnittstelle zum Prozeß bilden intelligente PC-Erweiterungskarten der Typen MODULAR-4/486 oder Multi-LAB/2. Diese Erfassungs-Peripherie verfügt über analoge und digitale Eingänge, eigene x86-prozessoren und große RAM-Speicher sowie ein Multitasking-Echtzeitbetriebssystem sor011 5