Berührungslose Temperaturmesstechnik in vernetzten Automatisierungslösungen

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1 Berührungslose Temperaturmesstechnik in vernetzten Automatisierungslösungen Dr.-Ing. Frank Nagel DIAS Infrared GmbH Forum Industrial Automation

2 Agenda Berührungslose Temperaturmesstechnik in vernetzten Automatisierungslösungen Agenda 1. Vorstellung DIAS Infrared GmbH 2. Schnittstellen von Pyrometern und Thermografiekameras für die Automatisierungstechnik 3. Beispielanwendung: Induktionserwärmung

3 Agenda Berührungslose Temperaturmesstechnik in vernetzten Automatisierungslösungen Agenda 1. Vorstellung DIAS Infrared GmbH 2. Schnittstellen von Pyrometern und Thermografiekameras für die Automatisierungstechnik 3. Beispielanwendung: Induktionserwärmung

4 Vorstellung DIAS Infrared GmbH 1992 gegründet 50 Mitarbeiter an 3 Standorten in Deutschland Entwicklung, Fertigung und Service aus einer Hand Langjährige Kompetenz in berührungsloser Temperaturmessung und Infrarotsensorik

5 Vorstellung Produktspektrum Pyroelektrische Infrarotsensoren PYROSENS

6 Vorstellung Produktspektrum Pyroelektrische Infrarotsensoren PYROSENS Stationäre Pyrometer PYROSPOT

7 Vorstellung Produktspektrum Pyroelektrische Infrarotsensoren PYROSENS Stationäre Pyrometer PYROSPOT Infrarot-Linienkameras PYROLINE Stationäre Wärmebildkameras PYROVIEW

8 Vorstellung Produktspektrum Pyroelektrische Infrarotsensoren PYROSENS Stationäre Pyrometer PYROSPOT Infrarot-Linienkameras PYROLINE Stationäre Wärmebildkameras PYROVIEW Systemlösungen zur Temperaturmessung Systemlösungen zur Brandfrüherkennung

9 Vorstellung Produktspektrum Pyroelektrische Infrarotsensoren PYROSENS Stationäre Pyrometer PYROSPOT Infrarot-Linienkameras PYROLINE Stationäre Wärmebildkameras PYROVIEW Systemlösungen zur Temperaturmessung Systemlösungen zur Brandfrüherkennung Kalibrierstrahler/-dienstleistungen

10 Agenda Berührungslose Temperaturmesstechnik in vernetzten Automatisierungslösungen Agenda 1. Vorstellung DIAS Infrared GmbH 2. Schnittstellen von Pyrometern und Thermografiekameras für die Automatisierungstechnik 3. Beispielanwendung: Induktionserwärmung

11 Schnittstellen Berührungslose Temperaturmessung Für: sehr schnelle Prozessabläufe (Erfassungszeiten im ms-bereich) sich bewegende Objekte sehr kleine Messfelder (1 mm und weniger) Darstellung von Temperaturverteilungen sehr hohe Temperaturen (bis 3000 C) aggressive Materialien, elektromagnetische Felder Pyrometer Thermografiekameras

12 Schnittstellen Berührungslose Temperaturmessung Detektion von Infrarotstrahlung in unterschiedlichen Spektralbereichen Umrechnung in Temperatur Kalibrierung an Schwarzen Strahlern wichtige Kenngröße: Emissionsgrad Beispiel: Pyrometer:

13 Schnittstellen Pyrometer geringe Datenmenge (ein Messpunkt) schnelle Aktualisierungsrate (ms) häufig Echtzeit gefordert (Regelung) traditionell: Analogsignal (0) 4 20 ma Thermografiekameras große Datenmenge (z.b. 640 x 480 Messwerte) schnelle Aktualisierungsrate (ms) nur teilweise Echtzeit gefordert (Qualitätskontrolle) traditionell: Analoges Videosignal Unidirektional, keine Parametrierung, keine Busfähigkeit

14 Schnittstellen Schnittstellen der Pyrometer in der Feldebene DIAS Pyrometer direkt: MODBUS RTU, USB DIAS Pyrometer über Umsetzer: PROFIBUS DP, INTERBUS, Profinet IO, EtherCAT, Pyrometer anderer Hersteller z.b. auch HART, AS-Interface, Gewachsene Schnittstellenvielfalt!, nur teilweise multimasterfähig Bildquelle: Endress & Hauser

15 Schnittstellen Herausforderung Industrie 4.0 Sukzessiver Übergang von der Automatisierungspyramide zu cyber-physischen Systemen mit verteilten Diensten, z.b.: - eindeutige Identität - virtuelles Abbild - condition monitoring - werkstückabhängige Konfiguration Phys. und log. Schnittstellenstandardisierung? Dateninhalte? Quelle: Cyber-physical Systems: Chancen und Nutzen aus Sicht der Automation, VDI/VDE GMA, April 2013

16 Schnittstellen Schnittstellen von Thermografiekameras DIAS Thermografie (Kamerainterface direkt): - Bilddaten und Steuerung über Fast Ethernet, Gigabit Ethernet - GigEVision (Einbindung in Bildverarbeitung) - Web-Interface für Diagnose - Standalone-Betrieb mit Digitalausgängen DIAS Thermografie über PC-Interface: - Profinet, PROFIBUS DP, EtherCAT, MODBUS TCP - OPC-Server

17 Schnittstellen PC Software für stationäre Thermografie Leistungsfähige Prozess-Software Unterstützung mehrerer Kameras Passwortgeschützte Benutzeranmeldung Automatische Vorlagensteuerung Konfigurierbare Bedienoberfläche Prozessanbindung über unterschiedlichste Schnittstellen Datenarchivierung und Protokollierung

18 Agenda Berührungslose Temperaturmesstechnik in vernetzten Automatisierungslösungen Agenda 1. Vorstellung DIAS Infrared GmbH 2. Schnittstellen von Pyrometern und Thermografiekameras für die Automatisierungstechnik 3. Beispielanwendung: Induktionserwärmung

19 Beispielanwendung Beispiel: Induktionserwärmung Direkte Beheizung metallischer Materialien für: Beschichtungsprozesse Hartlöten Härten Glühen Kleberaushärtung Lacktrocknung Prozesstemperatur für Regelung

20 Beispielanwendung Pyrometer Einzelner Messpunkt (integral) mit Limitierungen: Stimmt die Position? Bewegt sich das Objekt oder die Spule? Mehrere Messpunkte = mehrere Pyrometer Minimaler Messpunkt: z.b. 1 mm MODBUS MODBUS

21 Beispielanwendung Thermografie Simultane Messung der Temperaturverteilung: Hohe Ortsauflösung < 0,2 mm Schnelle Messung (100 Bilder/s) Datenverdichtung in der Kamera (Übergabe von Maximum und Mittelwert über TCP) Separate Messung mehrerer ROI möglich ETHERNET (TCP) MODBUS

22 Beispielanwendung Thermografie Mit Online-Bildspeicherung für die Fertigungsdokumentation ETHERNET MODBUS

23 Beispielanwendung Zahn einer Säge mit Hartmetallschneide, ca. 5 mm

24 Beispielanwendung Pipeline - Rohr, Durchmesser ca. 1 m

25 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit DIAS Infrared GmbH Halle 17, Stand F 31