Extrusionsanlagen

Moderne Automatisierungstechnik sorgt für effizientere Produktion

12.02.2008 | Redakteur: Ines Näther

Das PMA varioECmodular-System mit dem varioPLC und dem varioDISP in zwei Größenvarianten.
Das PMA varioECmodular-System mit dem varioPLC und dem varioDISP in zwei Größenvarianten.

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Schnellere Umrüstzeiten, einheitliche Bedienkonzepte, kürzere Problembehandlungen und effektivere Qualitätsüberwachung das lässt sich mit modernen Automatisierungssystemen auch für ältere Extrusionsanlagen realisieren. Es empfielt sich aber vorher, die Vor- und Nachteile der Technik genau abzuwägen. Welcher Nutzen entstehen kann, zeigen die anschlussfertigen Lösungen von PMA.

Reproduzierbare Qualität, höhere Produktionsausbeute, hohe Verfügbarkeit, geringe Stillstandszeiten, neue Materialien und Werkzeugkonzepte anwenden und dabei immer kürzere Liefertermine einhalten ein Muss für Extrusionsbetriebe, um heute im globalen Wettbewerb zu bestehen. Das bedeutet, noch schneller und effektiver reagieren und mit Innovationen weitere Wettbewerbsvorteile bündeln und nutzen. Um diese Ziele zu realisieren, stellt sich den Verarbeitern immer wieder die Frage, ob sich die Umrüstung älterer Extrusionsanlagen auf moderne Automatisierungstechnik lohnt.

„Denn nahezu alle Technikgenerationen der letzten Jahrzehnte finden sich in Extrusionsbetrieben immer noch im täglichen Einsatz“, berichtet Ulrich Marschall, Marketing Communications bei PMA Prozeß- und Maschinen-Automation. Weil die Maschinen robust sind und die Verfahrenstechnik durchgängig zu beherrschen, lohne es sich immer wieder, die Anlagen bezüglich der Mess-, Steuer, Regel- und Automatisierungstechnik auf den jeweils aktuellen technischen Stand zu bringen. Zudem seien die Kosten dieser Technik in den letzten Jahrzehnten enorm gesunken. „Selbst mit diskreten, einfachen Einzelgeräten, wie Temperaturregler und Massedruck-Überwachung ausgerüstete Extruder sind in der Anschaffung immer noch teurer als beispielsweise das kompakteste Automatisierungssystem der Serie varioEC, das wir entwickelt haben“, stellt der Experte fest. Dabei ließen sich sogar die Installationskosten dank der neuen kompakten Technik senken.

Werden Verschleißteile stets rechtzeitig ausgewechselt, kann zwar die reine Mechanik der Extruder durchaus mehrere Jahrzehnte funktionstauglich bleiben. Dennoch sinkt aber die Verfügbarkeit älterer Anlagen und die Kosten steigen trotz vorbeugender Wartung. „Ältere Relais, CRT-Bildschirme und Steuerungen fallen immer häufiger aus, was zu steigenden Reparaturkosten und zunehmenden Produktionsausfällen führt“, erklärt Ulrich Marschall. Hinzu komme, dass die heutigen Produktions-Anforderungen jedoch stetig steigen. „Deshalb möchten immer mehr Verarbeiter bereits bei einfachen und auch älteren Extrudern nachrüsten - etwa mit einer Messdatenerfassung zum Qualitätsnachweis und zur Produktionsoptimierung.“

Die Einbindung separater MDE-Systeme bedeutet jedoch schon einen fast so hohen Aufwand, wie die Umrüstung auf die neuen, kompakten Komplett-Automatisierungssysteme. Die reproduzierbare Produktion erfordert es, Rezepte zu archivieren und Sollwertvorgaben zuverlässig zu wiederholen. Um dabei menschliche Fehlerquellen weitgehend auszuschalten, bedarf es hier umfassender Datenverarbeitungs-Methoden, die ältere Systeme nicht bieten. „Jedoch ist es eben oft nicht zweckmäßig, gleich in eine völlig neue Extrusionsanlage zu investieren. Da ist ein Kosten-Nutzen-Vergleich mit Retrofittings-Maßnahmen sinnvoll, bevor über eine Investition entschieden wird“, ist Marschall überzeugt.

Alles drin, in einer Automatisierungseinheit

Um nun Extrusionsanlagen genau nach Bedarf zu automatisieren, hat das Kasseler Unternehmen den varioECmodular entwickelt. Das System besteht aus nur zwei Baugruppen und bietet vollständige Funktionalität für diese individuellen Aufgaben. Der varioPLC ist ein kompaktes Hutschienen-Modul für die Automatisierungsaufgaben und umfasst die komplette Bedien- und Kommunikations-Software; beim varioDISP handelt es sich um ein reines Farbdisplay mit resistiver Touch-Bedienung. Die PMA varioPLC kann auch als frei programmierbare SPS in allen sechs nach IEC 61131-3 definierten Sprachen programmiert werden. Zur Verfügung steht auch die zusätzliche, umfangreiche PMA-Funktions-Bibliothek, um individuelle Regelkonzepte schneller realisieren zu können. Dank der integrierten Editoren für Bediendialoge verringern sich die Koordinierungs-Aufgaben auch bei der Programmerstellung deutlich gegenüber bisherigen Konzepten. Mittels der steckbaren Klemmen bei der varioPLC erfolgt die Feldverdrahtung mit dem umfangreichen onboard I/O schnell und effizient. Die Hardware lässt sich bei Bedarf individuell über die bekannten, ansteckbaren PMA vario I/O-Module erweitern.

Zudem ist die varioPLC durch die Ethernet-Schnittstelle in bestehende Netzwerke integrierbar. FTP und Web-Dienste ermöglichen einen komfortablen Zugriff auf Daten und Programme somit ist auch eine Ferndiagnose realisierbar. Über CANopen sowie einem weiteren optionalen Feldbus, etwa Profibus DP oder Modbus RTU, lassen sich intelligente Sensoren und spezielle Prozessmodule ankoppeln. Mit Hilfe des USB-Ports ist ein Programmupdate per Speicherstick einfach vor Ort möglich.

Das besonders flache varioDISP erhältlich in mehreren Größen wird durch ein preiswertes Standardkabel (10 m Patchkabel) leicht an die varioPLC angeschlossen und lässt sich somit ergonomisch platzieren. Die Ansteuerung des Displays ist Teil der varioPLC. Im oberen Leistungssegment kann bei Bedarf auch mit einer externen PC-Visualisierungseinheit kommuniziert werden. Damit steht die gesamte Leistungsfähigkeit der varioPLC für Steuerungs- und Regelungsaufgaben zur Verfügung. Somit ergänzt das System varioECmodular die Produktlinie varioEC, die nun Lösungen für alle Anlagenklassen, vom Laborextruder bis zur komplexen Großanlage, zur Verfügung stellt.

Was kostet das Ganze?

Die Tabelle zeigt einen Überblick zu den Kostenanteilen und gibt eine Größenordung der Investitionskosten wider, die beispielsweise bei der Ausrüstung eines 8-Zonenextruders zu beachten sind. Installations-/Inbetriebnahmekosten kommen additiv hinzu und sind abhängig vom jeweiligen Maschinentyp und Schaltschrankzustand und von wem die Umrüstung durchgeführt wird. Im Ergebnis bedeutet das bei einer Abschreibungsdauer von drei Jahren eine Amortisierungshöhe (ohne Kapitalkosten usw.) von etwa 2000 bis über 5500 Euro/Jahr, also etwa 10 bis 25 Euro/Produktionstag.

Wer kann und soll die Umrüstung vornehmen?

  • Ohne eigene Elektroabteilung muss für die Komplettumrüstung und Inbetriebnahme ein Automatisierungslieferant und Schaltschrankbauer engagiert werden;
  • mit eigener Elektroabteilung lässt sich die Arbeit teilen: Nach Vorgaben des Automatisierungs-Lieferanten werden die elektrischen Arbeiten selbst durchgeführt und die Inbetriebnahme erfolgt mit Unterstützung externer Spezialisten;
  • sind Elektroabteilung und Automatisierungs-Spezialisten (Programmierer) im Haus vorhanden, kann sogar durch eine zu vereinbarende Offenlegung der Basis-Software eine eigene Modifizierung der Bedienoberfläche und der Ablaufprogramme zur individuellen Lösung vorgenommen werden.

 

Was kostet das Ganze?

 

Wer kann und soll die Umrüstung vornehmen?

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