SMS SIEMAG FLACHWALZWERKE

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1 PRÄZISES KALTWALZEN SMS SIEMAG FLACHWALZWERKE

2 SMS SIEMAG ELEKTRIK UND AUTOMATION für Kaltwalzwerke GANZHEITLICHE SYSTEMKOMPETENZ INHALT Die Automatisierung von metallurgischen Anlagen ist geprägt von der Forderung nach einer hohen Anlagenverfügbarkeit und steigenden Qualitätsansprüchen an die Endprodukte. Um dem 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. Solche Erweiterungen sind nicht allein durch den Einsatz neu entwickelter 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. Wir stellen sicher, dass alle Systemkomponenten aufeinander abgestimmt sind. Kurze Wege, direkte Absprachen und das gemeinsame Interesse aller beteiligten Bereiche schaffen dafür die besten Voraussetzungen. SMS Siemag bietet für nahezu alle Produkte und gewünschten Kapazitäten Kaltwalzwerke an. Das Anlagenportfolio umfasst Reversier-Gerüste, Konti-Tandemstraßen, Dressiergerüste und Cluster-Gerüste. Das Produktspektrum reicht u.a. von Kohlenstoffstählen, Silizium-Stählen, Weißblech, rostfreien Edelstählen bis hin zu Kupfer. UMFASSENDE MODERNISIERUNGSKONZEPTE Betreiber von hüttentechnischen Anlagen müssen ihre Produktionseinrichtungen ständig ergänzen und erneuern, um ihre führende Position durch exzellente Produktqualität halten zu können. 2 PROFESSIONELLER PARTNER FÜR KALTWALZWERKE X-Pact 4 Moderne Hardware-Lösungen 6 Energieverteilung und Antriebssysteme 8 Level 1-Automation 10 Level 2-Automation 12 Level 3-ProduktionsplanungsSysteme 14 Sicherheitskonzept 16 Plug & Work 18 Modernisierungskonzepte 20 Services 22 Unsere Fachleute der Elektrik, Automatisierung, Technologie und Mechanik arbeiten eng zusammen und sorgen für eine exakte Abstimmung unserer Kaltwalzanlagen. So entstehen intelligente, marktorientierte Lösungen mit hoher Produktivität und für hochqualitatives Kaltband. 3

3 X-PACT Die automationstechnischen Systeme der SMS Siemag werden unter dem Namen X-Pact zusammengefasst. Dies gilt für alle Anlagentypen, vom Stahlwerk bis zur Gießanlage, vom Walzwerk bis zur Bandbehandlungslinie. Bei X-Pact für Kaltwalzwerke legen wir besonderen Wert auf die hohe Wirtschaftlichkeit und Transparenz der regelungstechnischen Lösungen. X-Pact umfasst die Ebenen der Automation vom Level 0 bis zum Level 3. Durch ein hohes Maß an produk torientierter Standardisierung konnten wir die Wett bewerbs fähigkeit unserer Elektrik- und Automa - tions lösungen erheblich verbessern. In X-Pact für Kaltwalzwerke ist unser spezielles Verfahrens-Know-how in einem System zusammengefasst, welches die prozesstechnischen Besonderheiten berücksichtigt. Durch die Nähe von X-Pact zum Kaltwalzprozess und den damit verbundenen Steuerungen und Regelungen, konnte die Anwen - dungs software gezielt vereinfacht werden. Das hat den Vorteil, dass sich die Lösung mit einem reduzierten Aufwand feinoptimieren lässt. Für unsere Kunden liegt der Vorteil in einer Verschlankung der Systemstrukturen und einer damit einhergehenden größeren Übersichtlichkeit der Systeme. STUFENKONZEPT 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. HOMOGENE SYSTEMUMGEBUNG Für die Automatisierung von Walzanlagen gibt es generell die Unterscheidung in Fahr- und Ablaufsteuerungen sowie die schnellen technologischen Prozessregelungen. Zusätzlich zu den materialbegleitenden Ablaufsteuerungen gibt es Steuerungen für Hilfs- und Nebenaggregate, beispielsweise Hydraulikstationen, Kühl- und Schmiersysteme, Walzöl- bzw. Emulsionsanlagen. In X-Pact für Kaltwalzwerke sind vorzugsweise alle Regelungs- und Steuerungsfunktionen auf einer Hardwareplattform (X-Pact Embedded) und in einer gemeinsamen Programmierumgebung logi.cad zusammengefasst. Stufenkonzept der verschiedenen Modulebenen. Damit ist ein Höchstmaß an Verfügbarkeit sämtlicher Systemvariablen gegeben. Schnittstellen zwischen verschiedenen Systemplattformen entfallen, da alle Prozessgrößen über die Reflective-Memory (RFM-) Architektur sofort und zeitgleich allen Sub-Systemen zur Verfügung stehen. Auch die Einbindung eines PDA-Systems als integraler Bestandteil des Gesamtsystems kann so über RFM realisiert werden. Um flexibel auf Kundenstandards oder spezielle Anfor - derungen, beispielsweise bei Modernisierungen, reagieren zu können, ist die Integration bestehender Steuerungen problemlos möglich. So können auch andere Systeme, beispielsweise speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS), angeboten und eingebunden werden. FBD Funktion Block Diagramm. 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. Dies ist für internationale Projekte wichtig und stellt sicher, dass unsere Systeme auch von unseren Kunden gepflegt, gewartet und weiterentwickelt werden können. Für Systemingenieure und Programmierer, die mit der SPS-Programmierung vertraut sind, ist es sehr einfach, sich in logi.cad einzuarbeiten. 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). 4 5

4 MODERNE HARDWARE-LÖSUNGEN HARD- UND SOFTWAREPLATTFORM Für unsere Level 1-Prozessregelungen (Echtzeit) 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 Embedded Automation PCs ETHERNETBASIERTE FELDBUSSYSTEME X-PACT EMBEDDED AUTOMATION PC X-Pact Embedded ist die SMS Siemag-Hardware - plattform für moderne, hoch entwickelte Steuerungen und technologische Regelungen im Kaltwalzbereich. X-Pact Embedded basiert auf der modernen Core - 2-Duo-Technologie von Intel und stellt für alle Appli - kationen 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 ExpressKarten) sind für jede Einbausituation optimal ausgelegt eine perfekte Anordnung ohne jede Platzverschwendung im Schaltschrank. 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 Prozessregelungen Umfangreiche Diagnosemöglichkeiten Große Verbreitung mit steigender 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 und die entsprechende Anpassung der Prozesssignale. Die tech - nologischen Regelsysteme von 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 Automations - systeme ein. Die flexiblen Baumstrukturen machen das Netzwerk jederzeit beliebig erweiterbar. Typische X-Pact Embedded Konfiguration. E-Raum Echtzeit-Ethernet CPU Profibus Fern-E/A-Kästen X-Pact Embedded Profibus Ventil Zylinder Sensor Antriebe & E/A DEZENTRALE SYSTEMARCHITEKTUR: Einfache CPU-Systeme (CPCI) Nur Energieversorgung und Netzwerk sind mit dem Feldbereich verbunden Echtzeit-Ethernet als schneller Feldbus Weniger aufwendiges Signal- und HW-Engineering Stark reduzierte Komplexität Eine steigende Anzahl Lieferanten unterstützt Geräte mit schneller Ethernet-Schnittstelle, wie z.b. die neue Ventilbaureihe von MOOG, Stellungsgeber von Heidenhain Feld 6 7

5 ENERGIEVERTEILUNG und ANTRIEBSSYSTEME Für Kaltwalzwerke liefert unser Geschäftsbereich 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, Notstromaggre - gate und USV-Anlagen bis hin zur Niederspannungs- Hauptverteilung und den dazugehörigen Not-Aus- Konzepten. Transformatorräume. LIEFERPROGRAMM FÜR DIE ANTRIEBSSYSTEME Bei den Antriebssystemen liefern wir alle variablen Antriebe für Kaltwalzwerke. Hinzu kommen Konstantantriebe aller Leistungsstufen. Geringe Investitionsund Betriebskosten durch reduzierte Verlustleistungen, ein geringer Platzbedarf und wenig Wartung sind die Vorteile unserer Energieverteilung und Antriebs - systeme. 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 Stichplandaten auszuwerten. Niederspannungsschaltanlage. Einlaufbereich Walzgerüst. Antriebsseite eines Kaltwalzwerkes. Das führt dazu, dass wir alle Komponenten, von der Freileitungseinspeisung bis zum mechanischen Stellglied, optimal dimensionieren können. ZUVERLÄSSIGE ANTRIEBSSYSTEME Für die Auslegung der Antriebe, insbesondere bei Motorleistungen im Megawatt-Bereich, spielen viele Parameter eine wichtige Rolle. Die Konzepte für diese Mittelspannungsantriebe wurden in den letzten Jahren mit namhaften Lieferanten erarbeitet und optimiert. Durch intelligente Schaltungen ist es möglich, die netzseitige Oberwellenbelastung derart zu reduzieren, dass keine Filteranlage auf dieser Netzschiene erforderlich ist. Die Dimensionierung dieser Antriebsstränge (Mittelspannungsschalter, Stromrichtertrafo, Umrichter und Motor) erfolgt auf Basis der echten Prozessanforderungen, welche aus unseren mitgelieferten Stichplänen ersichtlich sind. Mit einer optimierten Getriebeübersetzung der Antriebe sorgen wir dafür, dass wir unseren Kunden eine Anlage mit möglichst hoher Flexibilität bei der Gestaltung der Produktionsprogramme bieten. Auch die antriebs - nahen technologischen Funktionen sind in der X-Pact Prozessregelung realisiert, sodass die Schnittstelle zu den Antrieben schlank und standar - disiert 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. 8 9

6 LEVEL 1-AUTOMATION Stabilität, einfache Wartbarkeit, unkomplizierte Adaptionen an neue Randbedingungen und hochwertige technologische Leistungsfähigkeit sind die Anforderungen an moderne Automationssysteme. Dieses setzt eine einfache und doch leistungsfähige Grundlage voraus. Alle X-Pact Kaltwalz-Systeme basieren auf der einheitlichen X-Pact Embedded Plattform mit ihrem modularen Aufbau. Dadurch lassen sie sich leicht an die unterschiedlichen Komplexitäten im Kaltbereich anpassen. Unsere technologischen Regelungssysteme sind ausgerichtet auf eine ausgezeichnete technologische und funktionale Umsetzung der Zielwerte mittels hydrau - lischer und elektrischer Stellsysteme. Maximale Funktionsverfügbarkeit sowie ein hoher Grad an Prozess - ablaufautomation, gepaart mit leistungsfähigen Service-Funktionen, sind die weiteren Maximen der Level 1-Systeme. In enger Abstimmung mit der Konstruktion werden zu jeder mechanischen Einrichtung passende Software-Funktionsmodule entwickelt und in vielfältigen Einsätzen erprobt. KONFIGURATION DES REGELSYSTEMS Das Level 1-System ist unterteilt in unterschiedliche Automationsfunktionen. Jede Funktion arbeitet autark und ist elektrisch mit den entsprechenden Sensoren und Aktoren verbunden. Die Hauptfunktionen sind: Master Controller Ablauf- und Hilfssteuerungen Antriebsregelungen Technologische Regelungen Master Controller Der Master Controller koordiniert den Walzprozess und den Informationsaustausch mit den am Prozess beteiligten Automationssystemen, z.b. dem Level 2- System, dem Sicherheitssystem und den Level 1- Automationsfunktionen. Ablauf und Hilfssteuerungen Diese Funktionen sorgen für einen reibungslosen Ablauf in den verschiedenen Bereichen des Walzwerkes. Dazu gehören beispielsweise die Materialflusssteuerung im Ein- und Auslaufbereich der Walzanlage oder die Steuerungen der unterschiedlichen Mediensysteme. Antriebsregelungen Zum Bereich der Antriebsregelungen gehören alle Antriebe, die am Transport, Walzen oder Auf- und Abwickeln des Produktes beteiligt sind. Im Wesentlichen sind dies die Hauptantriebe, die Antriebe der Auf- und Abhaspel sowie der Planheitsmess- und Umlenkrollen. Die Koordination aller am Materialfluss beteiligten Antriebe erfolgt durch den Speedmaster. Technologische Regelungen Die technologischen Regelungen umfassen im Wesentlichen die schnellen Regelkreise für die Stellglieder und die überlagerten Prozessregelkreise. Zu diesen Prozessregelkreisen gehören z.b. die Dickenregelung und die Planheitsregelung. Die technologischen Regelungen sorgen für einen stabilen Walzprozess, eine hohe Verfügbarkeit der Anlage und für eine perfekte Produktqualität hinsichtlich Dicken- und Planheitstoleranzen sowie der Minimierung des Bandkantenabfalls. Konfiguration des Regelsystems. Funktionsstruktur eines Level 1-Systems. DICKENREGELUNG Um die gewünschte Zieldicke auf der Auslaufseite des Walzgerüstes zu erzielen, müssen die einlaufenden Dickenfehler kompensiert werden. Dazu stehen neben dem Stellglied Hydraulische Anstellung verschiedene Regelstrategien zur Verfügung: Monitordickenregelung Vorwärtsdickenregelung Massenflussregelung PLANHEITSREGELUNG Abhängig vom Walzwerkstyp und dem zu walzenden Produktspektrum umfasst unsere Planheitsregelung alle erforderlichen Regelkreise für die mechanischen Stellglieder wie beispielsweise: Arbeits- und Zwischenwalzenbiegung CVCplus -Verschiebung der Arbeits- bzw. Zwischenwalzen Schwenken Vielzonen-Kühlung Exzenter-Anstellung (20-Rollen-Kaltwalzwerke) HMI Prozessdaten. HMI-SYSTEME Unsere HMI-Systeme sind die Verbindung zwischen Anlage und Betreiber. Sie bieten eine produktionsorientierte Darstellung des Prozesses mit allen materiallogistisch 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 intensive Zusammenarbeit unserer Mitarbeiter mit den Bedienmannschaften unserer Kunden erreicht. Dies wird wirksam unterstützt durch die Einbindung unserer Kunden in die Plug & Work-Tests

7 LEVEL 2-AUTOMATION HOHE PRODUKTIVITÄT Bei der Steigerung der Ausbringung moderner Kaltwalzwerke 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 Prozessoptimierung 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 Hardwarestruktur. Die einzelnen Funktionen können entweder verteilt auf mehreren Rechnern oder alle auf einem entsprechend leistungsstarken Rechner laufen. Erreicht wird dies durch die Nutzung einer CORBA basierten Abstraktionsschicht, dem SMS Siemag CBS-Framework. Die Kommunikation zu den externen Systemen, beispielsweise einem anlagenübergreifenden Produktionsplanungssystem, ist als eigene Funktionen ausgeführt, um eine hohe Flexibilität bezüglich der unterschiedlichen Anbindungen zu erhalten. TECHNOLOGISCHE PROZESSMODELLE Für einen optimalen Walzprozess ist eine gute Voreinstellung des Walzspalts wichtig. Eine falsche Voreinstellung kann zu Produktionsverzögerung und größeren Abmaßlängen führen. Module des Level 2-Systems. Typischer Level 2-Bericht. Ablauf der Stichplan und Setzwertberechnung. Die technologischen Prozessmodelle bestimmen die Voreinstellung der entsprechenden Stellgrößen (Walzenbiegung, Walzenverschiebung und Schwenken) sowie die zu erwartende Walzkraft und Banddicke. Das Ziel ist es, schon beim Einfädeln ein planes Band zu erhalten. Vorgegeben werden ebenfalls die zuge - hörigen Bandzüge und Walzgeschwindigkeiten. 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 die Planheit sowie für den Stichplan basieren auf mathematisch-physikalischen Modellen, sodass bei hinreichend bekannten Materialeigenschaften auch für neue Produkte von Beginn an gute Vorgabewerte errechnet werden können. Unterschiede zwischen den berechneten Vorgabe - werten und den während des Walzprozesses gemessenen Werten werden im Level 2-System durch Kurz- und Langzeit adaptionsfunktionen schrittweise ausgeglichen. PRODUKTIONSDATENERFASSUNG UND BERICHTSWESEN Die Betriebs- und Produktdatenerfassung basiert auf den Prozessereignissen des Level 1-Systems. Dazu werden im Level 2-System alle Produkte, die sich im Einzugsbereich des Walzgerüsts befinden, mit ihrem aktuellen Status verfolgt. Dies ermöglicht Plausibilitätsprüfungen für den Produktionsablauf und die Vorgabe von produktspezifischen Werten für den Walz- und Produktionsprozess. Die relevanten Produktions- und Produktdaten werden in einer Datenbank gespeichert und können für Produktionsauswertungen, Qualitätsund Produktberichte zur Verfügung gestellt werden

8 PRODUKTIONSPLANUNGS- SYSTEME Eine große Produktvielfalt in bester Qualität in kürzesten Lieferzeiten zur Verfügung zu stellen, macht eine detaillierte Planung des Produktionsprozesses erforderlich. Zudem muss eine Verbindung mit den Produktionssystemen von Lieferanten und Kunden bestehen, um möglichst schnell auf Änderungen reagieren zu können. Die Entwicklung geht hin zum Real Time Enterprise (RTE), bei dem diese Änderungen in Echtzeit geprüft und berücksichtigt werden. Dem gegenüber stehen die technischen und technologischen Restriktionen der Anlagen, die bei der Programmplanung beachtet werden müssen. In der Konsequenz entsteht die Forderung nach umfassenden Produktionsplanungssystemen. Maximierung des Gesamtdurchsatzes für das Werk Planung und Minimierung von Lagerbeständen für Zwischenprodukte Einheitliche und anlagenübergreifende Produktverfolgung Zusammenfassende Qualitätskontrolle bis zur endgültigen Qualitätsfreigabe Erhöhung der Liefertermintreue Kontinuierliche Beize CCM Kaltwalzwerk Kaltgewalztes Band Kunde Manuelle Verpackung Haubenglühöfen Dressiergerüst Umwickellinie Gebeiztes Warmband Kunde Manuelle Verpackung Dressiertes, verpacktes Kaltband Verpackungslinie Kunde Vom Kundenauftrag zum Fertigungsauftrag. Materialfluss im Kaltwalzwerk. FERTIGUNGSAUFTRÄGE DAS FABRIKMODELL QUALITÄTSVERFOLGUNG VORTEILE DURCH X-PACT LEVEL 3 X-Pact Level 3 stellt dem Anlagenbetreiber alle Werkzeuge zur Verfügung, die für die Planung und Kontrolle der Produktionsprozesse in metallurgischen Anlagen und Walzwerken erforderlich sind. Als Bindeglied zwischen der kaufmännischen Welt und den technischen Prozessautomationssystemen bietet das Level 3-Produktionsplanungssystem folgende Vorteile: Kundenaufträge werden in technisch ausführbare Fertigungsaufträge umgesetzt. Auf Basis der Bestellspezifikation wird unter Verwendung eines umfang - reichen Regelwerks der Fertigungsauftrag für das Produkt erzeugt. Definition der notwendigen Fertigungsschritte und der möglichen Anlagenalternativen Definition der Abmessungen und der Qualität der Eingangs- und Zwischenprodukte Planung der Ausbringung für jeden Produktionsschritt zur Ermittlung der benötigten Mengen an Einsatzmaterial Definition der Probennahmen und Testvorschriften Ein einheitliches, alle Bereiche umfassendes Planungssystem basiert auf der Grundlage eines Fabrikmodels. Die Umsetzung des Fabrikmodels im Planungssystem erfolgt in Form einer elektronischen Plantafel. PRODUKTIONSPLANUNG Die Kapazitäts- und Terminplanung ermittelt für alle Fertigungsaufträge die terminliche Machbarkeit. Dabei werden alle Anlagen des Werkes sowie auch Anlagenalternativen berücksichtigt. Daraus folgt die Reihenfolgeplanung für die einzelnen Anlagen sowie die Einplanung des verfügbaren Einsatzmaterials für die einzelnen Fertigungsaufträge. Durch den Datenaustausch mit den verschiedenen Level 2-Systemen der Gesamtanlage ist das Level 3- System jederzeit über die einzelnen Produktionsschritte sowie die Produktqualität nach dem jeweiligen Schritt informiert. Die Einbindung von Inspektions- und Labordaten ergänzen das Ergebnis. Auf dieser Basis erfolgt dann die endgültige Qualitätsfreigabe der Endprodukte vor der Auslieferung

9 SICHERHEITSKONZEPT Die Sicherheit von Maschinen und Anlagen gewinnt weltweit immer mehr an Bedeutung. Gesetze und Normen fordern den Schutz von Mensch und Umwelt. Für einen sicheren Betrieb unserer Produkte ist eine koordinierte Vorgehensweise bei der Planung und Konstruktion der Maschinen und Anlagen unbedingte Voraussetzung. Gemeinsam erstellen Mechanik und Elektrik die wichtigsten Bestandteile des Sicherheitskonzepts: Das Gefahrenbereichslayout Die Risikobeurteilung Die elektro-mechanische Funktionsbeschreibung Sicherheit Das Not-Halt-Konzept Im Gefahrenbereichslayout erfolgt die Einteilung der Anlage in Gefahrenbereiche. Alle anlagenbezogenen Sicherheitseinrichtungen sowie die Grenzen der Anlage werden dargestellt. In der Risikobeurteilung werden die möglichen Gefahren in einer Anlage erfasst, beurteilt und erforderliche Maßnahmen beschrieben. Für jede Anlage wird ein detailliertes Not-Halt-Konzept festgelegt. Maschinensicherheit. Gefahrenbereichslayout. Gemeinsam mit unseren Kunden haben wir eine praxisgerechte Lösung erarbeitet, bei der die sicherheitsgerichteten Steuerungsfunktionen getrennt von den Maschinensteuerungen ausgeführt werden und die die zahlreichen Gesetze und Vorschriften berücksichtigt. Durch diese Maßnahme vermindern sich der Test-und Dokumentations- sowie der Inbetriebnahmeaufwand. Bereits beim Plug & Work-Test werden die sicherheitsgerichteten Steuerungsfunktionen ausgiebig getestet. Überwachung eines Gefahrenbereichs. Trennung von Sicherheitsfunktionen und Steuerungsfunktionen

10 PLUG & WORK Das Plug & Work-Konzept, das seit Jahren bei uns etabliert ist, wird von unseren Kunden in besonderem Maße geschätzt. Der Kern von Plug & Work sind Produktionssimulationen, die bis ins Detail der Wirklichkeit entsprechen. Aufgrund unserer langjährigen Erfahrung in der Mechanik und Prozesstechnik wissen wir genau, wie sich Prozesse verhalten und durch welche Stell - größen bestimmte Produkteigenschaften erzielt werden. Dieses komplexe Zusammenspiel wird in unserem Simulationssystem im Rahmen von Plug & Work abgebildet. Plug & Work beginnt mit Modultests, wobei die einzelnen Hard- und Softwarekomponenten isolierten Funktionsüberprüfungen unterzogen werden. Anschließend folgen Integrationstests, bei denen das fehlerfreie Zusammenspiel der Module untersucht wird. Statt wie üblicherweise hier die Vortests abzuschließen und erst nach Errichtung und Fertigstellung der Anlage auf der Baustelle die Tests fortzuführen, gehen wir noch einen Schritt weiter. Das komplette Automationssystem wird in einem unserer Testfelder installiert und mit einem Simulationssystem verbunden. Für das Simulations - system werden die kundenspezifischen Konstruktionsmodelle der Anlage inklusive kinematischer und dynamischer Parameter des Anlagenverhaltens sowie der Sensoren aufbereitet. So entsteht ein rechnergestütztes Simulationsmodell, an dem die Fahrweise und Prozessabläufe der Anlage getestet werden können. TRAINING Intensives Training des Personals mit den neuen, komplexen Systemen hat bei uns hohen Stellenwert. Zunächst werden die theoretischen Grundlagen im Rahmen von Classroom-Trainings gelegt, in denen technologisch versierte Mitarbeiter ihr Know-how an den Kunden weitergeben. Ausführliche Schulungsunterlagen werden dabei mit an die Hand gegeben und stellen sicher, dass auch später noch einmal nachgeschaut werden kann, wie etwas funktioniert. Bedienerschulung. Aufbau eines Plug & Work Tests im Testfeld. Für den Bediener ist es so, als arbeite er an seiner Anlage: Sämtliche Fahrweisen und Prozesse werden ihm in Echtzeit visualisiert. Er kann die Produktion virtuell steuern, aber auch Wartungsabläufe erlernen. Durch dieses praxisorientierte Vorgehen stellen wir das Automationssystem bereits im Vorfeld auf fehlerfreie Abläufe und einwandfreie Bedienbarkeit ein. Für die in unseren Automationssystemen integrierten Messsysteme sehen wir eine zusätzliche Einweisung in die Bedienung und Wartung durch das Fachpersonal des jeweiligen Herstellers vor. Ausgestattet mit den Grundlagen führen wir das Bedienertraining im Rahmen von Plug & Work weiter. Bis zum Ende der Inbetriebnahme gewährleisten wir durch die aufeinander aufbauenden Trainingsmodule, dass unsere Kunden in der Lage sind, die Anlage sicher und eigenständig zu bedienen und beim Auftreten von Störungen gezielt deren Ursachen aufzuspüren und zu beseitigen. Das Verfahren verkürzt nachweislich die Inbetriebnahmezeiten und reduziert den Fehlerbehebungsaufwand vor Ort. Die mit dem Test einhergehenden Trainingsmöglichkeiten unter realitätsnahen Bedingungen erlauben eine bestmögliche Vorbereitung der Bediener auf ihre späteren Aufgaben an den Anlagen. Schließlich erfolgt das On-Site-Training auf der Bau - stelle. Das Kundenpersonal wird von uns konsequent in die Inbetriebnahme der Anlage mit eingebunden und wird dadurch auch in der Praxis mit den Systemen und dem Prozess vertraut gemacht

11 MODERNISIERUNGS- KONZEPTE Alt Neu PPS/L3 SMS Siemag hat ein produktionssicherndes Konzept für Umbau- bzw. Modernisierungsmaßnahmen ent - wickelt, das gegenüber herkömmlichen Vorgehens - weisen den Anlagenbetreibern deutlich höhere Ausfallsicherheit, kürzere Inbetriebnahmen, steilere Hochlaufkurven und somit einen frühzeitigen Returnon-Investment sichert. GRÜNDE FÜR MODERNISIERUNGSPROJEKTE: Verbesserung der Produkteigenschaften Steigerung der Produktion/Produktivität Reduzierung der Produktionskosten Erhöhung der Verfügbarkeit Hier wird die installierte Sensorik erfasst und auf ihre Wiederverwendbarkeit überprüft. Dabei wird auch geklärt, wie neue Sensorik und Messtechnik installiert werden können. Von besonderer Bedeutung ist hier, dass die Ist-Aufnahme die gesamte relevante Ausrüstung der Elektrik und Automation und den kompletten technologischen Prozessablauf betrachtet. Der zweite wesentliche Aspekt ist die Untersuchung und Festlegung von Schnittstellen zu Automatisierungssystemen und IT- Infrastrukturen, die bestehen bleiben sollen. Die Ergebnisse der Ist-Aufnahme münden im Wesentlichen in einer Motoren- und Komponentenliste, einer technologischen Prozessbeschreibung sowie in eine Dokumentation der Schnittstellen für jede Umbauphase. Prozessmodelle / L2 Prozessregelung / L1 Remote IO s Remote IO s Prozessmodelle / L2 Prozessregelung / L1 PIOS PIOS (Prozess IO Server) = elektronische Klemmleiste nal getestet werden können. Die elektronische Version des Umschaltkonzepts erlaubt auch den sogenannten Mithörbetrieb. Dieser ermöglicht es, relevante Daten und Signale der bestehenden Automatisierung mit leistungsfähigen Aufzeichnungssystemen zu erfassen und zu analysieren. In besonders kritischen Fällen wird die Umschalttechnik so weit ausgebaut, dass der gesamte Anlagenbetrieb zwischen neuer und alter Automation ohne wesentliche Produktionsunterbrechung umgeschaltet werden kann. Die Entscheidung für das Umschaltkonzept wird mit dem Kunden unter der Berücksichtigung aller wirtschaftlichen und technischen Gesichtspunkte transparent erarbeitet. Die Modernisierungskonzepte der SMS Siemag berücksichtigen bei der Umsetzung alle Aspekte moderner hüttentechnischer Automatisierungs - systeme: Integration neuer Prozesstechnologien Reproduzierbare Prozessabläufe Verbesserte Ergonomie und Sicherheitstechnik Austausch obsoleter Systeme Qualitätsnachweis der Produkteigenschaften mittels technologischer Größen im gesamten Prozess VORGEHENSWEISE Die wesentlichen Schritte bei einer Modernisierung sind: Bestandsaufnahme, Abstimmung der Anlagenfahrweise, Planung der Umbauphasen, Anlagentest, Umschaltkonzept, Wiederinbetriebnahme und Opti - mierung. BESTANDSAUFNAHME Ein erster Projektschritt für eine erfolgreiche Moder - nisierung ist eine detaillierte Bestandsaufnahme des automatisierungstechnischen Ist-Zustandes. ABSTIMMUNG DER ANLAGENFAHRWEISE An jeder Anlage haben sich über die Zeit gewachsene Fahrweisen entwickelt. Diese SOP (Standard Operational Procedures) müssen während der Ist-Aufnahme sorgfältig untersucht werden. Die SOP werden vor Ort mit der Bedien- und Wartungsmannschaft erarbeitet und dokumentiert. Auf dieser Basis werden mit den täglich an der Anlage arbeitenden Menschen die neuen Fahrweisen entwickelt und abgestimmt. PLANUNG DER UMBAUPHASEN Mit dem Kunden werden die Phasen für die großen Umbauschritte Mechanik, Medien und Elektrik geplant. Die Planung der Umbauphasen wird vor den einzelnen Umbauschritten detailliert. Durch eine hohe Parallelisierung der notwendigen Arbeitsvorgänge vor, während und nach den Produktionsstillständen wird eine möglichst kurze Stillstandszeit erreicht. Anhand vorher definierter Meilensteine wird der Ablauf eines jeden Stillstands durch kompetent und vernetzt handelnde Bauleiter verfolgt und gegebenenfalls umgeplant. Umschaltkonzept zwischen Alt- und Neuautomation. UMSCHALTKONZEPT Das einfache Umschwenken der Signale an den Schnittstellen ist die einfachste Lösung zur Umschaltung des Anlagenbetriebs von alter auf neue Auto - mation. Dabei werden im Umbaustillstand die Feldsignale von der alten auf die neue Automatisierung gelegt. In Wartungsstillständen vor dem Umbau können einzelne Funktionalitäten vorbereitend getestet werden, das Umschwenken im Stillstand hat aber einen ultimativen Charakter, ein Rückbau auf die Altanlage ist mit dieser Methode kaum möglich. Insbesondere bei komplexen Schnittstellen und produktionskritischen Anlagenteilen wird meistens ein Umschaltkonzept eingesetzt. Dies erlaubt, dass in mehreren geplanten Wartungsstillständen Teilfunk - tionen der neuen Automatisierung bereits vor dem eigentlichen Umbaustillstand an der Anlage funktio- WIEDERINBETRIEBNAHME Durch die vorgenannten Maßnahmen werden viele Risiken eines Umbaus reduziert. Aufgrund der langjährigen Erfahrung in der Inbetriebnahme hüttentechnischer Anlagen gelingt es uns, während des Umbaustillstandes in kürzester Zeit die Betriebsbereitschaft der Anlage herzustellen. Das Wiederanfahren einer Anlage nach einem Umbau stellt den Höhepunkt des Projektes dar. Dazu wird im Vorfeld eine sorgfältige Produktionsplanung der Materialqualitäten und Abmessungen mit dem Kunden vorgenommen. Mithilfe der während des Mithörbetriebes aufgenommenen Daten sind unsere Prozessmodelle bereits voroptimiert, sodass einem sofortigen Produktionsstart mit verkaufbarer Produktqualität nichts im Wege steht. Weiterhin erhält der Kunde von uns Unterstützung, angefangen von einer kontinuierlichen Begleitung beim Hochfahren bis hin zur Technologieunterstützung aus unseren Entwicklungsbereichen. In einigen Fällen erkennen beide Seiten auch Potenzial für gemeinsame Weiterentwicklungen, die im Rahmen von Kooperationsverträgen erarbeitet werden. Zahlreiche erfolgreich durchgeführte Projekte bestätigen die Wirksamkeit unserer Modernisierungskonzepte

12 SERVICES INBETRIEBNAHME Bereits während des Plug & Work-Tests sind unsere erfahrenen Ingenieure im Testfeld präsent. Mit der Prüfung des vollständigen Lieferund Funktionsumfangs übernehmen sie zum Abschluss des Plug & Work-Tests die nun inbetriebnahmereife Automation für die Anlage. Die Inbetriebnahme vor Ort gliedert sich im Wesentlichen in die folgenden Abschnitte: Kaltinbetriebnahme Warminbetriebnahme Optimierung der Systeme während der Produktion Leistungstests Das Service-Portal macht eine besonders schnelle und sichere Fernwartung möglich. Kaltinbetriebnahme Zur Kaltinbetriebnahme zählen alle Aktivitäten, die erforderlich sind, um das erste Band zu walzen. Die Kaltinbetriebnahme endet mit dem ersten Band. Warminbetriebnahme Die Warminbetriebnahme beginnt mit dem Walzen des ersten Bands. In dieser Phase werden alle mechanischen und elektrischen Funktionen unter Last getestet, um die Funktionsweise der Steuerungen und Regelungen zu überprüfen. Optimierung der Systeme während der Produktion Während dieser Phase werden die Parameter aller Systeme so eingestellt, dass die geforderten Leistungsdaten erreicht werden. Leistungstests Gemeinsam mit dem Kunden werden die im Vertrag spezifizierten Leistungsdaten der Anlage anhand eines Testprogramms vorgefahren. AFTER SALES SERVICE Im Rahmen des After Sales Services stehen wir unseren Kunden mit unserem Fachwissen jederzeit zur Verfügung. Speziell für die X-Pact bietet SMS Siemag mit dem Service-Portal SP/1 eine besondere Möglichkeit zur schnellen Störungs - beseitigung. Schon während der Inbetriebnahme richten wir das Service-Portal zur optimalen Anlagenbetreuung ein und ermöglichen so eine stabile, geschützte Kommunikation zwischen dem Kunden- und unserem eigenen Netzwerk. Über das Portal greifen die Experten von SMS Siemag auf das Automationssystem der Anlage zu und unterstützen die Kunden ohne Zeitverzögerung mit Ferndiagnosen und Fernwartung weltweit und von Anfang an. Vorteile des Service-Portals Rund 70 Prozent der an einer Anlage auftretenden Störungen lassen sich sofort beheben. Alternativ erfolgt eine Eingrenzung der Störung. Beispielsweise können fehlerhafte Bauteile online ermittelt werden, eventuell deaktiviert und dann vor Ort durch den Servicetechniker ausgetauscht werden. Tabellenbasierte Dokumentenverwaltung. DOKUMENTATION Zentrale, mitlaufende Verwaltung der Projektdokumentation Wir verwalten die gesamte Kundendokumentation eines Auftrages in einer MS Excel-basierten Liste. Die Form entspricht einem Inhaltsverzeichnis, das unseren Kunden eine einfache und schnelle Übersicht über die gesamte Dokumentation gibt. In dieser Liste sind alle Dokumente, z.b. Funktionsbeschreibungen, Stromlaufpläne, Betriebsanleitungen, zentral und strukturiert abgelegt. Alle Dokumente, die während der gesamten Projektlaufzeit entstehen, werden integriert. Mit jeder Dokumentationslieferung erhalten unsere Kunden den vollständigen aktuellen Stand in elektronischer Form. Die Liste selbst enthält für jedes einzelne Dokument alle notwendigen Informationen, z.b.: Dateiformat, Druckformat, Sprache, Version und Lebenszyklus. Über einen zentralen Einstiegspunkt kann das entsprechende Dokument sehr schnell gesucht und gefunden werden und über eine Verknüpfung direkt geöffnet werden. So findet der Anlagenbediener seine Bedienhandbücher, der Wartungsmitarbeiter das Datenblatt eines Sensors und der Programmierer die Software- Beschreibung der Automatisierung. Nach dem Projektabschluss können die Kunden die Dokumentation selbständig weiternutzen und neue Dokumente bzw. Dokumentversionen ablegen und verwalten

13 MEETING your EXPECTATIONS SMS SIEMAG AG Geschäftsbereich Wiesenstraße Hilchenbach Telefon: +49 (0) Telefax: +49 (0) Ivo-Beucker-Straße Düsseldorf Telefon: +49 (0) Telefax: +49 (0) Internet: A/315D 1500/04/11. Ky. Printed in Germany Die in dieser Druckschrift enthaltenen Informationen beschreiben Leistungseigenschaften von Produkten im Allgemeinen. Die Leistungseigenschaften von gelieferten Produkten können von den in der Broschüre beschriebenen Eigenschaften abweichen. Insbesondere können sich diese Eigenschaften durch Weiterentwicklung von Produkten ändern. Die in dieser Druckschrift enthaltenen Informationen entfalten keine Rechtswirkung. Zur Lieferung von Produkten mit spezifischen Eigenschaften sind wir nur verpflichtet, wenn dies ausdrücklich vereinbart ist.

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