Die Software für Höchste Qualität und Wirtschaftlichkeit. Automatisierungssystem für die galvanische Beschichtung von Drähten und Bändern
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- Eleonora Kopp
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1 Die Software für Höchste Qualität und Wirtschaftlichkeit IMPERIO gcs Automatisierungssystem für die galvanische Beschichtung von Drähten und Bändern
2 IMPerio gcs Automatisierungssystem für die galvanische Beschichtung von Drähten und Bändern in Durchlaufanlagen IMPERIO Die von CPA entwickelte Prozessmanagementsoftware IMPERIO wird zur Steuerung, Regelung und Verwaltung galvanischer Beschichtungsprozesse in parallelen Durchlaufanlagen z.b. zur Vermessingung bei der Stahlkord Erzeugung, eingesetzt. Das Prozessleitsystem ist frei konfigurierbar und parametrierbar und daher universell einsetzbar. Unter anderem kann IMPERIO GCS zur Überwachung, Visualisierung. Automatisierung und Optimierung der galvanischen Beschichtungsanlagen CELLRAC und GALVOMODUL von CPA eingesetzt werden. Die Vorteile der galvanischen Beschichtungsanlagen von CPA führen in Kombination mit der effizienten Leittechnik von IMPERIO GCS zu besserer Produktqualität bei gleichzeitig geringeren Gesamtprozesskosten und höherer Sicherheit in der Betriebsführung: Höhere Präzision und Konstanz der Beschichtung Weniger Ausschuss Geringere Energiekosten Geringerer Elektrolytverbrauch Minimierter Wasserverbrauch Reduktion des Personaleinsatzes Das branchenspezifische System IMPERIO GCS umfasst die Überwachung und Steuerung des gesamten galvanischen Produktionsprozesses von Durchlaufanlagen, wie auch der zugehörigen Nebengewerke wie Energie- und Medienbereitstellung oder Abwasserentsorgung. Als Gesamtlösung ist IMPERIO GCS funktional gegliedert und auf zugeordnete Rechnersysteme der einzelnen Abschnitte verteilt. Auf diesen Rechnern erfolgt auch die Vor-Ort-Bedienung. Anpassungsfähig an Ihren Prozess durch Konfiguration, Parametrierung und durchgängige Programmierung
3 Payoff AEOX GCS AEOX Takeup IMPerio gcs ProzessABlauf IMPERIO WWTP Energy Supply ABACS LAB INDEX: 01. Abwickler 02. Patentierung 03. Galvanik 04. Diffusion 05 Aufwickler 06. Labor 07. Abacs 08. DEMIN Wasserversorgung 09. Energieversorgung 10 Abwasserreinigung 11. Bedienterminal
4 Die Softwaremodule von imperio gcs Immer im Bilde SUPervision. Das Leitwarten - Modul Management Ihrer gesamten Produktion mes. Das Manufacturing Execution Modul Der Supervision-Rechner dient zur Überwachung der gesamten Anlage in der zentralen Leitwarte. Er fasst alle Informationen der verteilten Applikationen und Rechner unter einer Oberfläche zusammen, damit der Anlagenfahrer im Leitstand die bestmögliche Übersicht über den Prozess erhält. Das Mensch-/Maschine Interface (MMI) kann mittels dynamischer Anlagengraphik und graphischen Automatisierungsobjekten (CPA Power Objects) anlagenspezifisch und ergonomisch gestaltet werden. IMPERIO GCS beginnt dort wo der Produktionsauftrag entsteht, mit der Übernahme des Auftrages aus dem Produktionsplanungs- und Steuerungsmodul des ERP- Systems. Zur Übernahme von Fertigungsaufträgen und Rezepturen werden universell konfigurier- und parametrierbare Schnittstellen und Datenbanken sowie Server unterstützt. Falls keine Anbindung an das ERP-System möglich oder erwünscht ist, werden die Aufträge der Kunden und Rezepturen direkt in IMPERIO GCS eingelastet und bei Bedarf mittels des integrierten Feinplanungsmodul SCHED terminlich verplant. Die fertig geplanten Daten werden an das MES als ausführende Instanz übergeben, um Aufträge zu starten und Vorgaben an den Prozess durchzuführen. Während des laufenden Betriebes bzw. nach Abschluss des Auftrages werden diese abgerechnet, Berichte generiert und statistische Auswertungen (SPC) auf Basis von Laborund Online-Prozessdaten generiert. Die MES-Komponente von IMPERIO GCS schließt die Informationskette zwischen der Feinplanung und / oder dem ERP-System und dem Produktionsprozess. MES stellt auftragsrelevante Daten auf Prozessebene bzw. an der Maschine dar. Dabei werden Vorgabewerte (Rezepturen) aus dem Auftrag, beispielsweise Artikeldaten und Produktspezifikationen wie Auflagengewicht oder Schichtdicke automatisch übernommen, um Einstellfehler und somit Fehlproduktionen zu vermeiden. Analyse Ihrer Prozessentwicklung in Vergangenheit und Zukunft SPC. Das Statistik Modul Planung Ihrer Produktionstermine auf Shopfloor-eBene SCHED. Das Planungsmodul Zur Dokumentation und Verbesserung der Produktqualität ist der Prozessdatenerfassung von IMPERIO GCS eine statistische Auswertung nachgeschaltet. Das Statistik-Modul erfasst in Echtzeit alle prozessrelevanten Daten und stellt diese z.b. in Form von aktuellen Regelkarten dar. Der Anwender kann somit rasch auf Qualitätsprobleme reagieren. Zusätzlich zu den Online- Prozesswerten können auch Prüfdaten aus Werkstoffprüfungen wie Drahtdurchmesser, Festigkeiten oder Ergebnisse chemischer Analysen und Verbrauchsmengen analysiert werden. Alle Ergebnisse können zur Qualitätsdokumentation den Aufträgen oder Chargen zugeordnet werden. Zur besseren Planung und effizienteren Abarbeitung der Produktionsaufträge kann IMPERIO GCS Daten von einem vorgeschalteten Feinplanungsleitstand übernehmen. Dabei werden Vorgabedaten wie Termine, Zeiten und Mengen übernommen und mit Echtzeit-Rückmeldungen über Arbeitsfortschritt, Produktionsmengen und Stillstandszeiten verglichen, um bei Bedarf zeitnahe Planungskorrekturen vornehmen zu können. Damit kann im Problemfall frühzeitig gegengesteuert und somit Lieferterminprobleme vermieden werden.
5 Klarer Bericht über Ihr Prozessgeschehen REPort. Das Dokumentations-Modul Die Integration Ihres Gesamtprozesses beginnt - PAyoff. Das Abwicklermodul IMPERIO GCS bietet verschiedene standardisierte Reports zur Dokumentation der Produktionsleistung an. Dazu gehören Übersichten über die aktuelle Belegung der Anlage mit Artikeln und deren Spezifikation, produzierte Mengen in Form von Spulen, Längen und Gewicht. Außerdem werden die Anzahl der Störfälle, Spannungs- und Stromabweichungen, Aufteilvorgänge etc. je Beschichtungszelle dokumentiert. Alle Reports können wahlweise nach Schicht, Tag, Monat, Quartal, Jahr oder frei wählbaren Zeiträumen generiert werden. An die Payoff-Station ist über ein Bussystem die SPS jeder Payoff-Einheit angeschlossen. Das Abwicklermodul überwacht alle Payoffs und zeigt deren Status an, z.b. Tänzer-Position, Bremskraft, Spulenwechsel oder Störungen wie Drahtriss oder Wechselzeitüberschreitung. Die Einstellung von Betriebsart, Bremskraft (im Handbetrieb), Reglerparameter etc. kann hier vorgenommen werden. Steigerung der VerfügBArkeit Ihrer Anlage und Unterstützung Ihres wartungspersonals Aeox Energiemanagment Das Wärmebehandlungs-Modul MAint. Das Wartungs-Modul Das Wartungsmodul von IMPERIO GCS erfasst über die Prozessleittechnik die Betriebsstunden und Schalthäufigkeiten der zu wartenden Aggregate und liefert die Anweisungen an das Betreuungspersonal in Form von täglich automatisch gedruckten Wartungslisten Dabei werden bei frei wählbaren Grenzen Vorwarnungen generiert, um ggf. für die Wartungen erforderliche Materialien zu bestellen oder rechtzeitig die Termine für das Personal zu verplanen. Aber auch periodische Wartungen können verwaltet werden. Nach Abschluss der Wartungsarbeiten wird deren Durchführung am System bestätigt und die erledigten Tätigkeiten in einem Wartungslogbuch dokumentiert. Die CPA hat sich den Herausforderungen der Zukunft gestellt und mit den AEOX -Industrial Furnaces eine revolutionäre, neue Wärmebehandlungstechnologie mit Wärmerückgewinnung zur Stahldrahterzeugung entwickelt. Die energieeffizienten und verbrennungsoptimierten Öfen fügen sich nahtlos in ein Gesamtkonzept ein, in dem IMPERIO GCS das integrale Energiemanagement zur Minimierung der Betriebskosten einer Anlage übernimmt. In Verbindung mit dem energieeffizienten Wärmebehandlungssystem AEOX und den CPA Beschichtungsanlagen werden mit IMPERIO GCS bisher unerreichbare Dimensionen der Energie-, Kosten- und Qualitätsoptimierung erreicht. IMPERIO GCS kann aber auch die Prozessdaten von Fremdsystemen übernehmen und überwachen, soweit diese über entsprechende Standardschnittstellen verfügen.
6 Ihre Anlage im Griff Pro. Das Galvanik Process Management Modul Das GCS-PRO Modul steuert die Teilprozesse: - Quenching nach Wärmebehandlung - Beizen - Ggf. Polieren - Spülen und Trocknen - Galvanische Beschichtung - Nachbehandlung Jeder Prozessabschnitt verfügt über Rezirkulations-, Temperaturregelungs-, Filter-, Nachdosier- und Top Up-Systeme. Darüber hinaus ist die gesamte Beiz- und Galvanikstromversorgung zur Sicherstellung einer konstanten Stromdichte zu regeln, zu überwachen und zu koordinieren. Im Falle von angetriebenen Kontaktrollen werden diese mit der von den Aufwicklern bestimmten Drahtgeschwindigkeit synchronisiert. Bei unterschiedlicher Drahtgeschwindigkeit wird die überwiegende Anzahl von Drähten gleicher Geschwindigkeit als Leitgeschwindigkeit ermittelt. Zur Reinigung der Elektrolyte und Beizmedien werden Filtersysteme eingesetzt, die in Abhängigkeit der Verschmutzung rückzuspülen und zu warten sind. Die Badtemperaturen und die Temperatur von Beiz- und Reinigungsmedien werden mittels teilweise kaskadierten Wärmetauschern erwärmt oder gekühlt. GCS-PRO regelt und überwacht die dazu erforderlichen Prozesselemente im Rahmen eines integralen Energieoptimierungssystems. Durch Verdunstung und die laufende Verschleppung von Beizund Beschichtungsmedien ist eine regelmäßige Nachdosierung von Wasser und Mutterlösung mittels eines automatischen Top- Up-Programmes erforderlich. Bei Beizen wird überdies innerhalb einer periodischen Reinigung eine automatische Boden- und Schwimmschlammabsaugung vorgenommen und das entnommene Volumen in den Vorlagebehälter nachgespeist. Generell sind bei allen Flüssigkeitstanks Pumpsysteme mit Redundanz und allen Sicherheitserfordernissen installiert: - Niveau-, Temperatur- und Pumpenüberwachung - periodischer Pumpenwechsel - automatische Umschaltung bei Ausfall - Trockenlaufschutz
7 Ihre Qualität bekommt eine Basis melpick. Das Beizanlagen - Modul Für einen hochwertigen Beizprozess in einer mehrstufigen, elektrolytischen Beizanlage erfolgt eine von der aktuell laufenden Drahtanzahl abhängige Stromregelung mit Spannungsüberwachung, Störungserfassung und temperaturabhängiger Anpassung. Der imperio gcs manager IMPerio GCS Manager. Sie bestimmen die Rezeptur Ihres gewünschten Endproduktes Für den exakten Ablauf des Beschichtungsvorganges ist der GCS- Manager zuständig. Er bietet durch seine einfache Bedienung und rasche Einstellmöglichkeit in Form von artikelbasierenden Rezepturen besten Schutz vor Bedienfehlern und Fehlproduktion. Dabei werden die erforderlichen Ströme und Stromdichten aus den Artikelspezifikationen wie z.b. Schichtdicke, Mindestauflage oder Legierungszusammensetzung automatisch errechnet. Kompensation von Zellenausfällen Überwachung und Selbstadaption Kann auf Grund von physikalischen Gegebenheiten wie Zellenkurzschluss, Anodenmaterialmangel, Unterschreitung der Ionenkonzentration oder Geräteausfall eine ausreichende Beschichtung nicht gewährleistet werden, so wird dies durch automatische Aufteilung auf benachbarte Zellen oder, falls notwendig, durch Geschwindigkeitsreduktion der Aufwickler kompensiert. Bei Drahtbruch werden die betroffenen Stromversorgungsmodule aus Sicherheitsgründen abgeschaltet und nach dem Einziehen wieder automatisch aktiviert, um möglichst rasch wieder produktiv zu werden. Um die Anlage mit möglichst geringen personellen Ressourcen zu betreiben, wird die ambulante Betreuung der Beschichtungszellen mittels Leuchtanzeigen oder Großdisplays unterstützt. Auf Basis der über die Laborstation eingegebenen Analysedaten über die Beschichtung oder mittels Online-Mess- und Prüfgeräten erfassten Daten kann über statistische Auswertungen eine Selbstadaption der Artikelparameter erfolgen.
8 Ende gut - Alles gut TAkeuP. Das Aufwickler-Modul Gut funktionierende, in den Prozess voll integrierte Take-Ups sind Voraussetzung für eine problemlose Funktion eines galvanischen Beschichtungsprozesses. An die Take-Up-Station ist über ein Bussystem die SPS jeder Take-Up- Einheit angeschlossen. Das Take-Up-Modul überwacht alle Take-Ups und zeigt deren Status an, z.b. Geschwindigkeit, Spulenfüllgrad, Spulenwechsel oder Störungen wie Drahtriss, Übertemperatur, FUoder Motorausfall. Die Einstellung der Geschwindigkeit für Anfahrt und Produktion, Anfahrrampe, Zugspannung, Metervorwahl, etc. kann ebenfalls hier vorgenommen werden. Umweltschutz ist Ihnen Anliegen und Verpflichtung wwtp. Das Abwasserreinigungs-Modul Eine bestehende Abwasserreinigungsanlage kann ebenfalls von IMPERIO GCS eingebunden und verwaltet werden. Die Klärung und Neutralisation der Abwässer erfolgt kontinuierlich oder in Chargen (Batch-Prozess), welche vom System gesteuert, überwacht und dokumentiert werden. Aber auch ggf. erforderliche händische Kontrollmessungen können verarbeitet werden. Üblicherweise sind die erstellten Protokolle den Behörden zwecks Nachweises einer korrekten Betriebsführung vorzuweisen. Diese Aufgabe wird von IMPERIO GCS WWTP bestens erfüllt. Sauber ist meist nicht gut genug Wasseraufbereitung als integraler Baustein Ihres galvanischen Beschichtungsprozesses, geregelt und überwacht von IMPerio GCS dwtp. Das Wasseraufbereitungsmodul Zur Aufbereitung des Leitungswassers werden zumeist Enthärtungsund DEMIN - Water - Aufbereitungsanlagen mit Ionentaustauscher oder Umkehrosmose eingesetzt, welche häufig im Batch-Betrieb rückgespült, gereinigt, regeneriert und nachdosiert werden müssen. In ähnlicher Weise werden zur Wassereinsparung auch Kreislaufanlagen (Rezirkulationsanlagen) eingesetzt, welche das Spülwasser aufbereiten und wieder dem Prozess zuführen. Alle Aufbereitungsprozesse zur kostenoptimierten Bereitstellung der notwendigen Prozesswässer werden von IMPERIO GCS überwacht, gesteuert und geregelt. Badansatz und Badpflege vollautomatisch nach Rezept IMPerio GCS PreP. Das Preparationsmodul Die für die Beschichtung erforderlichen Bäder und Chemikalien werden häufig zentral angesetzt, gelagert und regeneriert. Der Ansatz von Bädern erfolgt über die Rezeptursteuerung von IMPERIO GCS PREP, die Anforderung zur Nachspeisung von verbrauchten Medien erfolgt automatisch über die vernetzten Rechner Stets gleichbleibende Beizqualität IMPerio GCS Areg. Das Regenerationsmodul Die Reinigung und Regeneration von Beizen (z.b. Schwefelsäure - Retardation System oder Phosporsäureregeneration) und sonstigen Chemikalien erfolgt ebenso vollautomatisch von IMPERIO GCS gesteuert, geregelt und dokumentiert zumeist im diskontinuierlichen Batch-Betrieb.
9 Effizienz und Betriebssicherheit Ihrer Versorgungssysteme utilities. Das Versorgungsmodul IMPERIO GCS UTILITIES unterstützt bei der Bereitstellung und Bewirtschaftung von Energie, Medien und sonstiger Infrastruktur in der erforderlichen Menge und Konstanz. Voraussetzung dafür ist die ständige Überwachung aller Mittel und Medien. Die Temperaturen von Heiz- und Kühlmitteln, Drücke von Luftverdichtern, Zu- und Abluftgebläsen sowie Mengen und Temperaturen von Reinwasser werden laufend dokumentiert. Im Falle von Abweichungen wird das Personal informiert, Reservesysteme aktiviert und bei Ausfall von produktionskritischen Medien sogar automatisch die Produktion gestoppt. Zum Zwecke der Produktkalkulation erfolgt eine Verbrauchsdokumentation, werden Energiemengen bilanziert und den Chargen zugeordnet. Im Sinne einer energieoptimierten Betriebsführung werden auch Anlagen zur Energierückgewinnung integriert. Automatische Badanalyse und Badpflege ABAcs. Das automatische Badanalyse und Dosiermodul Das von CPA entwickelte Online-Analyse- und Chemikaliendosiersystem integriert Ihr Labor in kompakter anschlussfertiger Form direkt in den Produktionsprozess. Die vollautomatische Bad-Analyse, Kontrolle und Dosierung gewährleistet die konstante Elektrolytzusammensetzung und leistet als Modul von IMPERIO GCS einen wichtigen Beitrag zur Produktqualität. Erfassung und Auswertung Ihrer laborproben IMPerio GCS LAB. Das Laboranalyse Modul Wenn zusätzlich zu den von IMPERIO GCS gewonnenen Online-Prozessdaten auch Werte aus Offline-Messungen vorliegen, sollten diese dem System zugeführt, und infolge für die Selbstadaption der Anlage nutzbar gemacht werden. Das Labor-Modul ermöglicht die Zuordnung der gemessenen Probenwerte zu den Chargen. Bei ausreichender Anzahl von Proben werden in weiterer Folge basierend auf statistischen Verfahren (Regelkarten) die Artikelparameter adaptiert, um eine weitere Qualitätsverbesserung zu erzielen. Die Prüfergebnisse können auch zur Produktdokumentation in Form von Prüfzertifikaten für den Kunden herangezogen werden.
10 Technologies for Excellence Als forschungs- und entwicklungsorientierte, internationale Unternehmensgruppe bietet CPA leistungsfähige und fortschrittliche Technologien für ein breites Anwendungsspektrum im Bereich der Drahterzeugung, Automatisierungstechnik, Energie- und Umwelttechnik. Gemäß unseren Grundwerten Competence Perfection Ambition und unserem Unternehmensleitsatz TECHNOLOGIES FOR EXCELLENCE streben wir stets nach dem Besten. Für den Erfolg unserer Kunden. CPA Produktübersicht Industrieöfen - AEOX ECC Umluft-Konvektionsofen - AEOX STS Gefügeumwandlungssystem - AEOX EXC Querstrom-Konvektionsofen Durchlaufgalvanik Anlagen mit Einzelzellenregelung, Gruppen- oder Segmentregelung - CELLRAC - GALVOMODUL Beizanlagen - MELPICK Elektropolieranlagen - MELPOS Vollautomatisches Badanalyse- und Chemikalien-Dosiersystem - ABACS Trockner - STRYCOC Doppelscheiben - Ab- und Aufwickler angetrieben - ROTACC H mit horizontaler Spulenaufnahme - ROTACC V mit vertikaler Spulenaufnahme Tangential- Ab- und Aufwickler - ROXSTA Vollautomatische und manuelle Flyer (Überkopf) Abwickler - falsta Wire Guiding Equipment - ROLLOC Naßziehmaschinen - LINNOX Verseilmaschinen - TAUROP Processmanagement System - Imperio - PMS Manufacturing Execution System - Imperio MES Galvanik Control System - Imperio GCS Speicherprogrammierbare Steuerungen - Micromatic - Comatic Industrie -Terminals - XILOC Fühler, Geber und Stellgeräte - PACOS Technologies for excellence Änderungen im Sinne des technischen Fortschrittes vorbehalten! CPA Building & Factory Technologies GmbH, Lagergasse 322, 8055 Graz, Austria, Tel.: +43 (0) wiretec@cpa.at,
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