FASZINATION GROBBLECH Elektrik und Automation

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1 FASZINATION GROBBLECH Elektrik und Automation SMS SIEMAG ELEKTRIK und AUTOMATION Grobblechwalzwerke

2 SMS SIEMAG Elektrik und Automation ELEKTRIK UND AUTOMATION für Grobblechwalzwerke GANZHEITLICHE SYSTEMKOMPETENZ Die Automatisierung von metallurgischen Anlagen ist geprägt von der Forderung nach einer hohen Anlagenverfügbarkeit und steigenden Qualitätsansprüchen an die Endprodukte. Um dieser gerecht werden zu können, hat sich SMS Siemag bereits vor vielen Jahren entschieden, neben der Mechanik, den technologischen Regelungen und Prozessmodellen auch die gesamte Elektrik, Automatisierung und Antriebstechnik für ihre Anlagen anzubieten. Damit sind wir der Generalunternehmer für unsere Kunden, der das Engineering, den Bau und die Inbetriebnahme einer Anlage vollständig aus einer Hand liefert. Wir stellen sicher, dass alle Systemkomponenten optimal aufeinander abgestimmt sind. Kurze Wege, direkte Absprachen und das gemeinsame Interesse aller beteiligten Bereiche schaffen dafür die besten Voraussetzungen. 2

3 UMFASSENDE MODERNISIERUNGSKONZEPTE Betreiber von hüttentechnischen Anlagen müssen ihre Produktionseinrichtungen ständig ergänzen und erneuern, um ihre führende Position durch exzellente Produktqualität halten zu können. Solche Erweite - rungen sind nicht allein durch den Einsatz neu ent - wickelter Mechanik zu erzielen, sondern müssen auch in die Automatisierung integriert werden, um die Verbesserung im Endprodukt auch tatsächlich zu erreichen. SMS Siemag bietet integrierte Modernisierungslösungen, die die technologische Verbesserung der Produktion unter allen Aspekten ermöglichen. INHALT Automationslösungen Hard- und Software 4 Automationslayout 6 Moderne Hardware-Lösungen 9 Energieverteilung und Antriebssysteme 10 Technologie für Grobblechwalzwerke 12 Level 1-Automation 14 PROFESSIONELLER PARTNER FÜR GROBBLECHWALZWERKE Fachleute der Elektrik, Automatisierung, Technologie und Mechanik arbeiten eng zusammen und sorgen für eine exakte Abstimmung unserer Anlagen. So entstehen intelligente, marktorientierte Lösungen mit einem hohen Potential für eine verbesserte Produktion. Unser gesamter Liefer- und Leistungsumfang vom Anlagen-Engineering, der Verfahrenstechnik, Elektrik und Automation, Fertigung, Montage, Plug & Work-Test, Inbetriebnahme bis hin zum Service ist auf die Besonderheiten der Blechproduktion ausgelegt. Human Machine Interface (HMI) 17 Level 2-Automation 18 Level 3-Produktionsplanungs- Systeme 22 Sicherheitskonzept 24 Plug & Work-Test 26 Modernisierungskonzepte 28 Services 30 Elektrik und Automation für alle Anlagenvariationen 32 3

4 SMS SIEMAG Elektrik und Automation AUTOMATIONSLÖSUNGEN HARD- UND SOFTWARE X-PACT Unter dem Markennamen X-Pact sind die Elektrik- und Automatisierungssysteme von SMS Siemag für alle Prozessstufen zusammengefasst. X-Pact ist ein modular aufgebautes System. Dadurch lässt es sich flexibel auf die individuellen Kundenanforderungen anpassen oder erweitern. X-Pact verknüpft die unterschiedlichen Ebenen der Elektrik und Automation. Neben den technologischen Regelungen und Prozessmodellen umfasst X-Pact auch alle Aufgaben der modernen Anlagenautomation über Antriebstechnik und Sensorik (Level 0) bis zur Produktionsplanung (Level 3). Technologie, Mechanik, Hydraulik sowie Elektrik & Automation bilden als Systemlösung eine effektive Einheit. STUFENKONZEPT Die X-Pact Elektrik- und Automatisierungssysteme verwenden weltweit verfügbare Systemsoft- und Hardware und richten sich an international anerkannten Standards aus. Alle Systeme basieren auf einheitlichen Plattformen, die modular aufgebaut sind. Dabei wird aktuellen Hard- und Software-Trends Rechnung getragen. Durch die weitgehende Trennung in verschiedene Ebenen (Basis-Module, Technologie-Module, anlagenspezifische Module) muss nur dort angepasst und verändert werden, wo wirklich Bedarf ist. Ändert sich das IT-Umfeld, beispielsweise durch eine neue Hardware, werden nur die Basis-Module angepasst. Kommen neue Technologien zum Einsatz, werden nur die Technologie-Module verändert. Projektspezifische Funktionen und Abläufe sind in den anlagenspezifischen Modulen platziert. Durch diese Struktur wird sowohl die Reife und Lebensdauer der Technologiemodule verbessert als auch beim Austausch von IT oder bei gerätegetriebenen Änderungen die Stabilität der anlagenspezifischen Module garantiert. X-Pact ist dabei ein ganzheitliches Konzept. Produktionsplanungssystem Materialverfolgung, Walzfolgesteuerung, Production Routing Technologische Prozessmodelle, Produktionsdatenerfassung und Berichtswesen Technologische Regelungen, Ablaufsteuerungen, Antriebsregelungen Antriebstechnik Energieverteilung 4

5 Stufenkonzept der verschiedenen Modulebenen. SYSTEMUMGEBUNG In X-Pact für Grobblechanlagen sind alle Regelungs- und Steuerungsfunktionen auf unserer einheitlichen Systemplattform X-Pact ProBAS implementiert. Für die Automatisierung von Grobblechanlagen gibt es generell die Unterscheidung in schnelle technologische Prozessregelungen sowie in Fahr- und Ablaufsteuerungen. Zusätzlich zu den materialbegleitenden Steuerungen gibt es Steuerungen für Hilfs- und Nebenaggregate wie beispielsweise Hydraulikstationen, Kühl- und Schmiersysteme. Schnittstellen zwischen verschiedenen Systemplattformen entfallen, da alle Prozessgrößen über die Reflective-Memory (RFM)-Archi tektur sofort und zeitgleich allen Sub-Systemen zur Verfügung stehen. Andere Systeme, beispielsweise speicherprogrammierbare Steuerungen für Fahr- und Ablaufsteuerungen, können z.b. im Scherenbereich problemlos eingebunden werden. Auch die Einbindung eines PDA-Systems als integraler Bestandteil des Gesamtsystems kann über RFM realisiert werden. Um flexibel auf Kundenstandards oder spezielle Anforderungen, wie etwa bei Modernisierungen, reagieren zu können, ist die Integration bestehender Steuerungen problemlos möglich. EINFACHE SYSTEMPFLEGE Durch die offene Systemarchitektur des X-Pact -Systems wird auf proprietäre Lösungen verzichtet. Die Automatisierungssysteme werden vollständig unter logi. CAD auf der Basis der international gültigen Norm IEC implementiert. FBD Funktionsblock Diagramm. Dies ist für internationale Projekte wichtig und stellt sicher, dass unsere Systeme auch von unseren Kunden gepflegt, gewartet und weiterentwickelt werden können. Die in logi. CAD verwendete FBD-Technik (Function Block Diagramm) ist in Struktur und Handhabung absolut vergleichbar mit der in der SPS-Programmierumgebung genutzten CFC-Technik (Continuous Flow Chart). 5

6 SMS SIEMAG Elektrik und Automation AUTOMATIONSLAYOUT EINES GROBBLECHWALZWERKES AUTOMATIONSLAYOUT EINES GROBBLECHWALZWERKES 6

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9 MODERNE HARDWARE-LÖSUNGEN HARD- UND SOFTWAREPLATTFORM Für unsere Level 1-Echtzeitregelungen nutzen wir hochmoderne Computertechnologien. Die ProBAS- Software wird für die graphische Programmierung und Diagnose verwendet. Eine typische Konfiguration besteht aus: Einer oder mehreren Engineering-Stationen (MS Windows) Einem X-Pact ProBAS-Entwicklungsserver Einem oder mehreren X-Pact ProBAS Systemen X-PACT EMBEDDED AUTOMATION PC X-Pact Embedded ist innerhalb X-Pact ProBAS die modernste Hardwareplattform für moderne, hoch entwickelte Steuerungen und technologische Regelungen im Warmwalzbereich. X-Pact Embedded basiert auf der modernen Core -2-Duo-Technologie von Intel und stellt für alle Applikationen die maximale Computerleistung bereit. Die X-Pact Embedded-Hardware spart Platz im Schaltschrank. Die Laufwerkseinschübe (DVD, HDD) sowie zwei Compact-Flash-Anschlüsse werden durch eine Abdeckung auf der Vorderseite des Geräts geschützt. Die modulare Einschubtechnik erleichtert dem Bediener das Umschalten zwischen den Laufwerken. Alle Anschlüsse und Schnittstellen liegen auf der Gehäuseoberseite. Die Einbautiefe wird durch vorstehende Anschlüsse nicht größer. Die Hardware lässt sich modular erweitern und damit an die unterschiedliche Komplexität unserer Anlagen anpassen. Die verschiedenen Größen der X-Pact Embedded-Module mit einem, zwei oder mehreren Kartenanschlüssen (für PCI/PCI Express Karten) sind für jede Einbausituation optimal ausgelegt eine perfekte Anordnung ohne jede Platzverschwendung im Schaltschrank. ETHERNETBASIERTE FELDBUSSYSTEME Das Automatisierungssystem X-Pact von SMS Siemag unterstützt die neueste Technologie im Bereich der echtzeitfähigen Feldbussysteme. Gegenüber den klassischen Feldbussystemen bringt ein ethernetbasiertes System folgende Vorteile: Eine deutliche Leistungsverbesserung Echtzeitfähigkeit für schnelle Echtzeitregelungen Umfangreiche Diagnosemöglichkeiten Große Verbreitung mit sehr guter Akzeptanz Schnittstellen zu klassischen Bussystemen Neben den genannten Vorteilen führt der Einsatz dieser Technologie auch zu einer erheblichen Reduzierung des Aufwands im Hardware-Engineering, da nun erstmals auch Signale für die hochdynamischen Aktoren/Sensoren über dezentrale Peripherie maschinennah eingesammelt werden können. Hierdurch entfallen eine beträchtliche Anzahl von einzelnen Kabeln zwischen der Anlage und dem Elektroraum und die entsprechende Anpassung der Prozesssignale. Die Automatisierungssysteme der SMS Siemag nutzen EtherCAT (Firma Beckhoff) als echtzeitfähigen Feldbus. Durch die Nutzung dieser neuen Technologie setzen wir ein modernes, leistungsfähiges und echtzeitfähiges Kommunikationsmedium für unsere Automationssysteme ein. Die flexiblen Baumstrukturen machen das Netzwerk jederzeit beliebig erweiterbar. 9

10 SMS SIEMAG Elektrik und Automation ENERGIEVERTEILUNG UND ANTRIEBSSYSTEME Für Grobblechwalzwerke liefert unser Geschäftsbereich Elektrik und Automation auch die Einrichtungen für die Energieverteilung und die Antriebstechnik. LIEFERPROGRAMM FÜR DIE ENERGIEVERTEILUNG Das Lieferspektrum der Energieverteilung erstreckt sich von der Hoch- beziehungsweise Mittelspannungs- Schaltanlage über die Verteiltransformatoren, Kompensations- und Filteranlagen, Notstromaggregate und USV-Anlagen bis hin zur Niederspannungs-Hauptverteilung und den dazugehörigen Not-Aus-Konzepten. Transformatorräume. ENERGIEVERTEILUNG AUS EINER HAND Das Konzept für die Energieverteilung wird in Form eines Einlinienschemas (Single-line) erstellt. Wir beraten unsere Kunden bei der Anschlussstrategie an das Verbundnetz. Um in Abhängigkeit der Verbraucher die erforderlichen Filter und Kompensationsanlagen zu bestimmen, führen wir eine Netzanalyse durch, bei der unter anderem der Blindleistungsbedarf und die Anteile der Netzoberwellen bestimmt werden. Unsere detaillierten Prozesskenntnisse versetzen uns in die Lage, die Gleichzeitigkeitsfaktoren exakt zu bestimmen und hausinterne Stichplandaten auszuwerten. Das führt dazu, dass wir alle Komponenten, von der Freileitungseinspeisung bis zum mechanischen Stellglied, optimal dimensionieren können. Niederspannungsschaltanlage. LIEFERPROGRAMM FÜR DIE ANTRIEBSSYSTEME Bei den Antriebssystemen für Grobblechwalzwerke liefern wir neben allen variablen Antrieben auch Konstantantriebe aller Leistungsstufen. Geringe Investitions- und Betriebskosten durch reduzierte Verlustleistungen, ein geringer Platzbedarf und wenig Wartung sind die Vorteile unserer Energieverteilung und Antriebssysteme. Walzgerüst mit Rollgangsmotoren. 10

11 2x12 MW Twin Drive eines Grobblechwalzwerkes. ZUVERLÄSSIGE ANTRIEBSSYSTEME Für die Auslegung der Antriebe, insbesondere bei großen Leistungen, spielen viele Parameter eine wichtige Rolle. Die Konzepte hierfür wurden in den letzten Jahren gemeinsam mit namhaften Lieferanten erarbeitet und optimiert. Durch intelligente Schaltungen ist es möglich, die netzseitige Oberwellenbelastung derart zu reduzieren, dass keine Filteranlage auf der Netzschiene erforderlich ist. Die Dimensionierung dieser Antriebsstränge (Mittelspannungsschalter, Stromrichtertrafo, Umrichter und Motor) erfolgt auf Basis der echten Prozessanforderungen, welche aus den SMS Siemag eigenen Stichplänen ersichtlich sind. Mit einem optimierten Antriebssystem sorgen wir dafür, dass wir unseren Kunden eine Anlage mit möglichst hoher Flexibilität bei der Gestaltung der Produktionsprogramme bieten. Auch die antriebsnahen technologischen Funktionen, wie z.b. Ski-Bildung oder Lastausgleichsregelung zwischen Ober- und Untermotor, sind in der X-Pact Elektrik und Automation realisiert, so dass die Schnittstelle zu den Antrieben schlank und standardisiert ist. Das von uns entwickelte Antriebs-Medien-System steuert und überwacht alle Medien der Motoren und der Antriebstrafos. Unabhängig vom Lieferanten der Antriebe bieten wir dadurch eine durchgängige Anbindung an unsere Anlagenautomatisierung. 11

12 SMS SIEMAG Elektrik und Automation TECHNOLOGIE FÜR GROBBLECHWALZWERKE Die Entwicklung hochfester Stähle hat zu veränderten Walzverfahren geführt, wodurch auch höhere Anforderungen an die Blechkühlung sowie an die nachgeordneten Richtmaschinen gestellt werden. Die Technologien für Walzen, Kühlen und Richten haben wir darauf abgestimmt und in den letzten Jahren weiterentwickelt. WALZSTRATEGIEN Neben den verschiedenen Walzstrategien kommen auch unterschiedliche Modi von Längs- und Querwalzen zum Einsatz. Diese Modi berücksichtigen die Geometrie der Einsatzbramme und des Fertigproduktes, aber auch Anforderungen an Querwalzen, die eine Streckung des Materials in Querrichtung erwirkt. HAUPTEIGENSCHAFTEN VON GROBBLECH Bei der Grobblechproduktion unterscheidet man folgende Eigenschaften: Eigenschaft Festigkeit Zähigkeit Verarbeitbarkeit (Schweißeignung Kaltumformbarkeit) Produktform Resistenz gegen Medien Merkmale Streckgrenze Zugfestigkeit Streckgrenzenverhältnis Brinellhärte (HB) Kerbschlagarbeit Übergangstemperatur Restbruchfläche Kohlenstoffäquivalent Ceq Vorwärmtemperatur Ebenheit Geometrie Wetterbeständige Bleche Beständigkeit gegen saure Gase Diese Anforderungen müssen im Zusammenhang mit der Automations- und Modellberechnung für die Blech - produktion beachtet werden. Um diese Eigenschaften durch den Umformprozess und die Temperaturführung zu erreichen, gibt es unterschiedliche Strategien. PROZESSMODELL- FUNKTIONALITÄTEN Die Prozessmodellfunktionalitäten sind im Wesentlichen: Walzfolgesteuerung Stichplanmodell (PSC) Profil- und Planheitsmodell (PFC) für CVC plus Walzentemperaturmodell Walzenverschleißmodell Modell zur Optimierung der Rechtwinkligkeit der Bleche (ASC) Adaptionsmodell St 52-3 N S355M L450 M sour (M... TM-Stahl N... normalgeglüht) Resistenz gegen Medien Produktform (Ebenheit, Geometrie,...) Festigkeit (R m, R eh, Härte) Zähigkeit, Sprödbruchsicherheit Verarbeitbarkeit (Schweißeignung, Kaltformbarkeit, Bearbeitbarkeit,...) Quellennachweis zu nebenstehendem Bild: Vortrag auf dem Eisenhüttentag AG der Dillinger Hüttenwerke, Dr.-Ing. Alois Streißelberger, Dr.- Ing. Franz Hanus, Dipl.-Ing. Wolfgang Schütz, Dr.-Ing. Ralf Hubo Anforderungen an Blecheigenschaften. 12

13 Walzstrategien. Rekristallisierter Austenit Nicht rekristallisierter Austenit Austenit und Ferrit Ferrit Vorgerüst Fertiggerüst ACC-Kühlung Vorphase Wartephase 1 Zeit Wartephase 2 Zwischenphase Endphase ACC-Kühlung Luftabkühlung Temperatur warten - umformen - warten umformen kühlen Mehrblechwalzen. 13

14 SMS SIEMAG Elektrik und Automation LEVEL 1-AUTOMATION Stabilität, einfache Wartbarkeit, unkomplizierte Anpassungen an neue Randbedingungen und hochwertige technologische Leistungsfähigkeit sind die Anforderungen an moderne Automationssysteme. Dieses setzt eine einfache und doch leistungsfähige Grundlage voraus. Unsere X-Pact Automatisierungssysteme mit ihrem modularen Aufbau lassen sich leicht an die unterschiedlichen Komplexitäten anpassen. Unsere technologischen Regelungssysteme und Ablaufsteuerungen sind ausgerichtet auf eine ausgezeichnete technologische und funktionale Umsetzung der Zielwerte mittels hydraulischer und elektrischer Stellsysteme. Maximale Funktionsverfügbarkeit sowie ein hoher Grad an Prozessablaufautomation, gepaart mit leistungsfähigen Service-Funktionen, sind die weiteren Maxime der Level 1-Systeme. Dies gilt für die Systeme des gesamten Warmbereichs, bestehend aus Staucher, Gerüst, Vorrichtmaschine, Blechkühlung und Warmblechrichtmaschine sowie für den aus Kühlbetten, Scherenlinien, Adjustage inklusive Kaltblechrichtmaschine bestehenden Kaltbereich. WARMBEREICH Das Level 1-System ist unterteilt in unterschiedliche Automationsfunktionen. Jede Funktion arbeitet autark und ist mit den entsprechenden Sensoren und Aktoren verbunden. Die Hauptfunktionen sind: Area Control System Technological Control System Level 1- Automation Technological Control Systems Automationsstruktur Warmbereich. Level 2 - Automation Area Control System Support Control Systems HMI Antriebssysteme Support Control System Antriebssysteme Area Control System Das Area Control System koordiniert den Walzprozess und den Informationsaustausch mit den am Prozess beteiligten Automationssystemen, wie z.b. dem Level 2-System, den technologischen Systemen für die Gerüste, Richtmaschinen und Blechkühlung, den benachbarten Level 1-Automatisierungssystemen wie Aufwärmöfen, Kühlbetten sowie dem HMI System und dem Sicherheitssystem. Basis hierfür ist eine konti nuierliche Blechverfolgung bzw. Blechsteuerung. Technological Control System Die Technologischen Regelungen sorgen für eine perfekte Produktqualität, einen stabilen Prozess und eine hohe Verfügbarkeit der Anlage. Die Technologischen Regelungen umfassen im Wesentlichen die schnellen Regelkreise für die Stellglieder und die überlagerten Prozessregelkreise. Zu diesen Prozessregelkreisen gehören im Gerüst die Dickenregelung und die Profil- und Planheitsregelung. Bei den Richtmaschinen gibt es die hydraulischen Anstellfunktionen, die Lastausgleichsregelung für die Richtmaschinenantriebe sowie eine prozessgeführte Ein-/ Ausfädelfunktion. Bei der Blechkühlung sind es die Anstellungen der Treibrollen sowie die Regelungen der Wasserkreisläufe. Support Control System Hierzu gehören die Steuerungen der Mediensysteme bestehend aus Hydraulikstationen, Ölschmiersystemen, Fettsystemen sowie der Wasserwirtschaft. Antriebssysteme Zu den Antriebssystemen gehören die Hauptantriebe der Gerüste, die Antriebe der Richtmaschinen und Blechkühlung sowie die Antriebe der Rollgänge. Die Koordination aller am Materialfluss beteiligten Antriebe erfolgt durch den Speedmaster im Area Control System. 14

15 BESONDERE MERKMALE IM GERÜSTBEREICH Dickenregelung Um die gewünschte Zieldicke auf der Auslaufseite des Walzgerüstes zu erzielen, stehen neben der Spindel- und Hydraulischen Anstellung folgende Funktionsmodule zur Verfügung. Automatic Gauge Control (AGC) Roll Alignment Control (RAC) Dynamic Disturbance Compensation (DDC) Dickenregelung Walzenschwenkregelung RAC Setzwerte Automatische Dickenregelung AGC Dynamische Störgrößen Kompensation (DDC) Mehrblechwalzung Unsere Automatisierungssysteme unterstützen die Walzarten wie Normales Walzen und Temperaturgeregeltes Walzen für die Einblech- oder Mehrblechproduktion (statischer und kontinuierlicher Batch). BESONDERE MERKMALE DER BLECHKÜHLUNG Die Blechkühlung besteht oft aus einer Kombination von Sprühkühlung und laminarer Kühlstrecke. Die Kombination der beiden Kühlsysteme mit den installierten Treibrollen ermöglicht extrem hohe Kühlraten bei bester Planheit und ist damit ein hervorragendes Werkzeug zur Produktion hochfester Bleche. Die wesentliche Funktion ist die Dosierung der Kühlmittelmenge, um die vom Level 2-Kühlmodell berechneten Abkühlraten und den Temperaturverlauf einzustellen. Hydraulische Anstellung HGC Dickenmessgerät Walzspaltregelung Elektromechanische Anstellung EMP Das Kopf- und Fußende eines Bleches sind in der Regel kälter als die Blechmitte. Um den Effekt von zu stark abgekühlten Blechenden zu vermindern, ist eine Maskierung vorgesehen, um die wirksame Kühllänge zu beeinflussen. Eine Sonderfunktion ist das Zwischenkühlen von Blechen für den thermomechanischen Walzprozess. Konzept der Dickenregelung. Profil- und Planheitsregelung Die Profil- und Planheitsregelung umfasst alle erforder - lichen Regelkreise für die mechanischen Stellglieder: CVC plus - Verschiebung der Arbeitswalzen Arbeitswalzenbiegung Blechkühlung: Kombination aus Sprüh- und Laminarkühlung. 15

16 SMS SIEMAG Elektrik und Automation LEVEL 1-AUTOMATION BESONDERE MERKMALE BEI DEN RICHTMASCHINEN Um die geforderte Qualität bezüglich der Ebenheit über den gesamten Herstellungsprozess der Bleche zu gewährleisten, stehen verschiedene Richtmaschinentypen zur Verfügung: Vorrichtmaschinen, Warmblech- Richtmaschinen und Kaltblech-Richtmaschinen. Sie sind innerhalb des Produktionsprozesses an verschiedenen Stellen angeordnet und gewährleisten eine optimale Umsetzung der Ebenheitsanforderungen, die für die Endqualität der Bleche entscheidend sind. Das hierfür von SMS Siemag entwickelte Technologische Regelsystem (TCS-System) regelt die verschieden Anstellmöglichkeiten wie Parallelanstellung, Wiege, Kippe, Biegung, Einzelrollenanstellung sowie die Richtgeschwindigkeiten und die Antriebsmomente. Wesentliche Parameter für die Regelung sind die Eigenschaften des Werkstoffs bei der aktuellen Blechtemperatur, die Blechabmessungen sowie die Welligkeit des zu richtenden Bleches. KALTBEREICH Das Level 1-System ist in unterschiedliche Automationsfunktionen unterteilt. Jede Funktion arbeitet autark und ist mit den entsprechenden Sensoren und Aktoren verbunden. Die Hauptfunktionen sind: Area Control / Machine Control Systems Support Control Systems Antriebssysteme Level 1- Automation Area Control System Maschine Control Functions Automationsstrucktur Kaltbereich. Level 2 - Automation Support Control Systems HMI Antriebssysteme Area Control / Machine Control System Im Kaltbereich erfolgt die Blechbearbeitung in einzelnen, dem Prozess angepassten Sektionen. Hierzu gehören neben den Kühl-/Inspektionsbetten die Scherenlinie mit Schopfschere, Doppelbesäumschere, Längsteilschere, Querteilschere, Probenschere sowie die Adjustageneinrichtungen. Das jeweilige Area Control System koordiniert den Informationsaustausch mit den am Prozess beteiligten Systemen wie den Level 2- Systemen, den Automatisierungssystemen der benachbarten Sektionen, dem HMI sowie dem Sicherheitssystem. Durch diesen modularen Aufbau lassen sich leicht unterschiedliche Komplexitäten realisieren. Support Control System Hierzu gehören die Steuerungen der Mediensysteme bestehend aus Hydraulikstationen, Ölschmiersystemen sowie Fettsystemen. Richtmaschine. Antriebssysteme Zu den Antriebssystemen gehören die Antriebe der Scheren und Kühlbetten/Adjustageeinrichtungen sowie die Antriebe der Rollgänge. 16

17 HUMAN MACHINE INTERFACE (HMI) Unsere HMI-Systeme sind die Schnittstelle zwischen Anlage und Bediener. Sie bieten eine produktionsorientierte Darstellung des Prozesses mit allen material-logistisch und technologisch relevanten Informationen. Die Darstellungen erlauben über zeitgemäße Grafik-Klick-Methoden zielgerichtete manuelle Eingriffe in die Ablaufsteuerung oder die Bedienung der angeschlossenen Aggregate, z.b. Medienanlagen. Die Ausrichtung auf die Sicht des Bedieners wird durch eine intensive Zusammenarbeit unserer Mitarbeiter mit den Bedienmannschaften unserer Kunden erreicht. Dies wird wirksam unterstützt durch die Einbindung unserer Kunden in die Plug & Work-Tests. NEUE BEDIENPHILOSOPHIE FÜR MEHR QUALITÄT IM PRODUKTIONSPROZESS Klare und verständliche Funktionen erleichtern das Arbeiten am Bedienpult. Anlagenbediener profitieren von diesen präzisen Vorgaben, da sich auf diese Weise mögliche Bedienfehler minimieren lassen. SMS Siemag hat für die Anlagenbediener eine neue, produktionsorientierte Bedienphilosophie und ein neues Pultdesign entwickelt. Unser neues Pultdesign wurde erfolgreich in mehreren Grobblechwalzwerken eingesetzt. Im Vordergrund steht hier die Sicht des Bedienpersonals auf die gesamte Produktion, für die wir die Automatisierungsstrukturen maßgeschneidert gestalten. HMI Prozessdaten. Ergonomische Bedienpulte. Ergonomisch gestalteter Bedienerarbeitsplatz. 17

18 SMS SIEMAG Elektrik und Automation LEVEL 2-AUTOMATION Interne Materialverfolgung HOHE PRODUKTIVITÄT Bei der Steigerung der Ausbringung moderner Blechwalzwerke nimmt das X-Pact Level 2-System eine Schlüsselrolle ein. Die Verbesserung der Produktqualität, die Erhöhung der Produktivität und Flexibilität in der Produktion sind die Hauptaufgaben der auf mathematisch-physikalischen Prozessmodellen basierenden Level 2-Systeme. Im Rahmen der Qualitätssicherung müssen Prozesskontrollsysteme neben den Funktionen zur Prozess - optimierung auch die Produkt- und Produktionsdatenerfassung der Anlage sicherstellen. Wie auch in den anderen Automationsebenen sind die SMS Siemag Level 2-Systeme unabhängig von der eingesetzten Hardware-Struktur. Die einzelnen Funktionen sind auf mehrere Rechner verteilt. Die Kommunikation zu den externen Systemen, beispielsweise einem anlagenübergreifenden Produktionsplanungssystem, ist als eigene Funktion ausgeführt, um eine hohe Flexibilität bezüglich der unterschiedlichen Anbindungen zu erhalten. Reportsystem Koordination (Event-Handling) HMI Prozess Modell Schale Strategie Datentransfer Prozessdaten Techno - logische Prozessmodelle Archivdatenbank Performance Auswertung TECHNOLOGISCHE PROZESSMODELLE WALZGERÜST PSC Pass Schedule Calculation PFC Profile and Flatness Control Für einen optimalen Walzprozess ist eine gute Voreinstellung des Walzspalts wichtig. Die technologischen Prozessmodelle berechnen für jeden Stich die entsprechenden Stellgrößen wie Blechdicke, Biegung, Walzenverschiebung, Geschwindigkeit sowie die zu erwartende Walzkraft. Vorgegeben wird ebenfalls die zugehörige Walzgeschwindigkeit. Die Berechnung zielt immer auf einen maximalen Produktionsdurchsatz unter Einhaltung der geforderten Produktqualität. Dabei werden die Grenzen der Anlage sowie die aktuelle Anlagensituation, die Materialeigenschaften wie auch die Produktabmessungen und die Temperatur berücksichtigt. Die Berechnungen für Profil und Planheit sowie für den Stichplan basieren auf mathematisch-physikalischen Modellen, so dass bei bekannten Materialeigenschaften auch für neue Produkte von Beginn an gute Setzwerte errechnet werden können. Unterschiede zwischen den berechneten Vorgabewerten und den während des Walzprozesses gemessenen Werten werden im Level 2-System durch Kurz- und Langzeitadaptionsfunktionen schrittweise ausgeglichen. Profil, Kontur und Planheits- Modell Module des Level 2-Systems. Ablauf der Stichplan und Setzwertberechnung. 18

19 Walzenschliff/ Walzenverschiebung Blechplanheit Materialfluß Thermische Bombierung Kraftverteilung Einflüsse bei der PFC Modellrechnung. Walzenverschleiß Durchbiegung der Walzen Walzenabplattung durch das Blech Walzenabplattung zwischen den Walzen BLECHKÜHLUNG SMS Siemag stattet die Kühlstrecke mit physikalischmathematischen Prozessmodellen zur exakten Steuer - ung der erforderlichen Kühlstrategien aus. Mit den Prozessmodellen werden die gewünschten Gefügestrukturen und damit die mechanischen Eigenschaften der Bleche eingestellt. Je nach Anforderung der Kundenprodukte stehen zwei verschiedene Kühleinrichtungen zur Verfügung: Die laminaren Kühleinrichtungen und die von SMS Siemag entwickelte Sprühkühlung. Die laminare Kühlung zeichnet sich durch ein breites Anwendungsspektrum bei niedrigen Betriebsund Wartungskosten aus. Eine Sprühkühlstrecke besitzt leistungsfähige Hochdruckstationen und Treib - rollen zwischen den Kühlbalken. Damit verbunden sind hohe Kühlraten und eine gute Blechebenheit auch bei sehr dünnen Blechen. ASC Automatic Shape Control Zur Minimierung des beim Schneiden anfallenden Kopf- und Endschrotts ist es erforderlich, ein möglichst rechteckiges Blech zu Walzen. Um dies zu erreichen, wird beim Walzen der Querseite zu Anfang und Ende eines Stiches eine höhere Dicke als für den Mittenbereich eingestellt. Nach dem Drehen bewirkt das überschüssige Material an den Kanten, dass im Verlauf der nachfolgenden Stiche das Blech zu einem nahezu rechteckigen Blech ausgewalzt wird. Länge und Höhe dieser positiven Keile werden vom ASC-Modell in Abhängigkeit vom Werkstoff und den Abmessungen berechnet. RICHTMASCHINEN Hervorragende Richtergebnisse werden erst durch das präzise Zusammenspiel der mechanischen Einrichtungen und der X-Pact Automation möglich. Das von SMS Siemag entwickelte Richtmodell regelt den Prozess und berechnet die Anstellung der Richtwalzen sowie die Antriebsmomente. Wesentliche Parameter für diese Berechnungen sind die Eigenschaften des Werkstoffs bei der aktuellen Blechtemperatur sowie die Blechabmessungen. Auch vom Bedienpersonal erfasste Unebenheiten fließen in den Richtprozess ein. Durch den Richtprozess werden Unebenheiten und Restspannungen im Blech entfernt. Die Kaltblechrichtmaschine kann im 9- und 5-Rollen-Modus betrieben werden. Dadurch vergrößert sich der Richtbereich ohne das ein Richtwalzenwechsel erforderlich ist. Längswalzen 90 Drehen Bramme Dickenprofil nach dem Längswalzen Kopf und Fußform beim konventionellen Walzen Reduzierte Länge der Kopfund Fußenden durch ASC Querwalzen 90 Drehen Mutterblech nach dem Fertigwalzen Fertigwalzen Dickenprofil nach dem Querwalzen ASC Strategie. 9-/5-Rollen-Modus der Kaltblechrichtmaschine. 19

20 SMS SIEMAG Elektrik und Automation LEVEL 2-AUTOMATION SCHNITTOPTIMIERUNG Die Schnittoptimierung passt das geplante Schnittmuster an die gemessene Geometrie des Mutterbleches an und bestimmt die zur Herstellung der Fertigbleche erforderlichen Schnitte. Dabei wird sowohl die Geometrie und die Qualitätsanforderung des Fertigblechs als auch die Eigenschaften der verschiedenen Scheren berücksichtigt. Zur Schrottminimierung werden die Fertigbleche optimal in der gemessenen Kontur des Mutterblechs positioniert. Bei der Berechnung wird der maximal mögliche Durchsatz der Scherenlinie berücksichtigt. Passt die gemessene Geometrie nicht mit dem geplanten Schnittmuster überein, berechnet die Schnittoptimierung Teilschnitte an der Schopfschere und adaptiert die Fertigbleche in die neue Kontur. Diese Neueinteilung erfolgt vollautomatisch. Bildschirmmaske einer Schnittvorgabe. ÜBERGEORDNETE MATERIALVERFOLGUNG Für die Zuordnung von Stückinformationen zu Produktionsplanungsdaten ist das Level 2-Materialverfolgungssystem zuständig. Mit diesen Angaben unterstützt das Level 2-System eine produktionsorientierte Übersicht des Materials in der Anlage. Darüber hinaus werden abhängig von der Materialposition vom Level 2 Setzwertberechnungen gestartet. Die wesentlichen Funktionen sind: Primärdateneingabe für die Vorgabe von Informationen zum Materialfluss und der Berarbeitung der Brammen und Bleche an den unterschiedlichen Maschinen Ablaufsteuerung zur Kontrolle des Materialflusses von Brammen und Blechen an den unterschiedlichen Maschinen Materialverfolgungsmodule zur Steuerung und Überwachung von Lage und Zustand der Materialien wie Mutter- und Tochterbleche Kommunikationsmodule für den Datenaustausch mit anderen Automationssystemen von den Brammenöfen bis zu den Stapeleinrichtungen. Automatische Setzwerterzeugung für alle Maschinen in der Anlage Erfassen, filtern und verdichten von Messwerten zur Berichtserstellung und Qualitätskontrolle Produktionsverfolgung und Berichtserstellung Erzeugung von Blechgruppen zum Mehrblechwalzen im statischen und kontinuierlichen Batch Modus. Vorgerüst mit Staucher Fertiggerüst Blechkühlung Warmblechrichtmaschine Kühl- und Inspektionsbetten 20

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