Rugalmasság és pontosság akár izzó acéllal is

EtherCAT ipari mérőrendszerek acél, alumínium és más fémek megmunkálóinak

Beckhoff IMS MesssystemeHatalmas tömegek mozgatása, extrém környezeti hőmérséklet és pontos folyamatirányítás – ez csupán néhány azokból a kihívásokból, melyekkel az acél, az alumínium és más fémekkel dolgozó iparágak méréstechnológiájában megküzd az IMS. A legmagasabb prioritást a pontosság, a megbízhatóság és az egyedi körülményekhez igazodó rugalmasság élvezik. Az IMS megoldásának alapját a nagy teljesítményű EtherCAT technológiát integráló moduláris rendszer adja. 

Az IMS Messysteme GmbH a világ egyik vezető cége az izotópos, röntgensugaras és vizuális mérőrendszerek területén az acél, alumínium- és más fémfeldolgozó iparágban. A vállalatot 1980-ban alapították, a központja a német Heiligenhaus városában található, és mára öt országban több mint 350 alkalmazottal működik. Az IMS precíz méréstechnikáját zord körülmények között alkalmazzák tipikusan az acéllemezek gyártásánál, anyagvizsgálatnál, csőgyártásnál és feldolgozásnál, acél bevonatoló rendszereknél, folyamatos érintésmentes ellenőrzésnél, gyártósorok  irányításánál valamint minőségmenedzsment terén.

Az IMS mérőrendszereinek gyors EtherCAT alapú kommunikációja különösen a hevített szélesacél alkalmazásoknál előnyös a nagy sebesség és tömeg miatt

Az IMS mérőrendszereinek gyors EtherCAT alapú kommunikációja különösen a hevített szélesacél alkalmazásoknál előnyös a nagy sebesség és tömeg miatt

Az IMS portfóliójának középpontjában a röntgensugaras mérési rendszerek állnak, melyeket a cég már 20 éve kínál a piacon, és amelyek ma az elérhető legjobb megoldást nyújtják a lemezvastagságot, a pontosságot és kezelhetőséget illetően a legtöbb alkalmazás esetén. Az eszközök hevített szélesacél esetén 1.200°C-ig és hideg szélesacél feldolgozása esetén 150°C-ig használhatók.

Mérés- és alkalmazás-specifikus követelmények

Peter Bierwolf (balra) az IMS és Wilm Schadach (jobbra) a Beckhoff munkatársa büszke a hosszútávú, sikeres és szoros együttműködésre

Peter Bierwolf (balra) az IMS és Wilm Schadach (jobbra) a Beckhoff munkatársa büszke a hosszútávú, sikeres és szoros együttműködésre

A mérési technikát illetően a nagyon is hasonlít egymásra a két eljárás, de a hevített szélesacél esetén a nagyobb vastagság miatt gyakran még mindig szükséges az izotópos mérési módszer. Az adott alkalmazás meghatározza a mérőberendezés jellegét: Hideg feldolgozás esetén kompakt mérőberendezés használható, mely kis távolságban érintésmentes vizsgálatot tud végrehajtani, míg a hevített szélesacél alkalmazások esetén akár 3 méteres peremtávolság is szükséges lehet. Egy másik fontos tényező a hevített szélesacél alkalmazások esetén az, hogy gyakran óriási erők léphetnek fel a nagy tömegnek köszönhetően, például, ha az acélszalag letér a kijelölt útvonaltól. Peter Bierwolf, az IMS szoftverfejlesztési csapatának vezetője elmondta, hogy bár a hideg alkalmazások sokkal gyakoribbak, a hevített szélesacél eljárások jóval bonyolultabbnak számítanak.

Az IMS rendszereinek nagy előnye, hogy teljesen személyre szabhatók, így tökéletesen ki tudják elégíteni az ügyfelek egyedi igényeit. Továbbá az IMS magas színvonalú és teljes körű szervizszolgáltatást is kínál. Peter Bierwolf hozzátette: “A küldetésünk nem csupán mérőrendszerek szállítása az ügyfeleink számára, hanem a megfelelő mértékű terméktámogatás biztosítása is. A mérőrendszer a gyártórendszerbe beépítve található, ami általánosan szólva azt jelenti, hogy a gyártás csak és kizárólag akkor működik, ha a mérőrendszer megfelelően működik. Az IMS rendszerei testre szabott méréstechnikai és elektronikai komponenseket, kiváló minőséget és teljes körű szervizszolgáltatást nyújtanak.”

A hengermű konfigurációja és a szükséges funkciók alapvetően meghatározzák a felhasználó igényeit. Sok esetben a mérőberendezés által bejárt útvonal meglehetősen hosszú, annak érdekében, hogy könnyebb legyen megbirkózni a karbantartási feladatokkal. Más követelmények a gyártott anyagokhoz kapcsolódnak, amint azt Peter Bierwolf kifejtette: “A szükséges mérések meglehetősen változékonyak és személyre szabottak. Ennek megfelelően részletesen megtárgyaljuk ezeket az ügyfeleinkkel, valamint a Beckhoffal mint automatizálási partnerünkkel.” Wilm Schadach, a Beckhoff Rajna/Ruhr-vidéki ágazat értékesítési csoportjának tagja megerősítette a szoros együttműködést: “Az IMS-rendszerek beágyazása és integrálása rendkívül innovatív és kifinomult. A rugalmas EtherCAT technológia, valamint a hosszútávú és szoros együttműködésünk megkönnyítette számunkra a fejlett és integrált megoldás sikeres alkalmazását.”

Az EtherCAT nagy hatékonyságú nyílt rendszer

Minden IMS mérőberendezés a specifikus, belső fejlesztésű MEVInet automatizáló rendszert alkalmazza, melynek alapját Beckhoff részegységek képezik. A kiindulópontot a nagyteljesítményű, Ethernet alapú EtherCAT buszrendszer használata jelentette. A TwinCAT I/O valós idejű Windows driverrel és a TwinCAT System Manager-rel egyidejűleg nagyobb mérnöki erőfeszítések nélkül automatikusan hozható létre az EtherCAT konfiguráció. A TwinCAT a csatlakoztatott I/O csatornákat könnyen átlátható struktúrába rendezve jeleníti meg és rendszerezi az adatforgalmat. Hardver szempontjából az EtherCAT rendszert számos I/O egység egészíti ki, úgymint az EK1100 EtherCAT csatolók, az EL1809/EL2809 digitális EtherCAT input/output terminálok, az EL32xx analóg bemeneti terminálok és az EL6751 CANopen master terminálok a hagyományos terepi busz egységek csatlakoztatásához.

Beckhoff - IMS Messsysteme

Igény esetén biztonsági rendszerek is könnyen integrálhatók az EL6900 TwinCAT Safety PLC és az EL1904/EL2904 digitális input/output terminálokkal. Peter Bierwolf elmondása szerint “A rendszerünkben minden mérési pont önálló vészleállással rendelkezik. A számba vett információba beletartozik a röntgen-sugárcső redőny állapota, így például, ha nyitva van, a nagyfeszültség lekapcsolható. A biztonsági leállásra kerül sor, ha az ajtók nyitva vannak, de a röntgen-sugár csöveket nem kell leállítani, mindössze a redőnyt kell lecsukni, így jelentős idő takarítható meg az újraindításon. A moduláris Beckhoff rendszernek köszönhetően a speciális alkalmazási követelményeknek megfelelő, fejlett biztonsági funkciók könnyen valósíthatók meg, mint például a mérési pontok száma alapján egy magasabb szintű vészleállás, szemben a szokásos lokális vészleállásokkal az egyes mérési pontokban. A szükséges biztonsági PLC rendszerbe építése nagyon felhasználóbarát módon oldható meg.” Peter Bierwolf hozzátette: „A TwinSAFE és az EtherCAT együttesen lehetővé teszik fejlett mérőrendszerek minden biztonsági igényének integrálását hagyományos buszrendszerbe és így a teljes konfigurációba is. Az eredmény egy különösen magas fokú biztonsági ellenőrzés.”

Az IMS automata rendszerének fejlesztése során fontos követelmény volt a nyitottság, úgymint a jól bevált és tesztelt megjelenítő rendszerek, valamint a görgők és olvasztók heterogén módon automatizált világának összekapcsolási lehetősége, ezen felül a szükséges számítógépes hardverek beszállítóktól való függetlensége. Mindkét szempont az Ethernet interfészek I/O célú következetes használatára vezetett. Peter Bierwolf így nyilatkozott: “A kezdetekben megengedtük a hagyományos és meglehetősen lassú terepi buszok használatát interfészként, mivel a rendszer korábban így alakult ki. Az EtherCAT-nek köszönhetően 2009 óta azonban minden I/O teljesen Ethernet-alapúvá vált. Ugyanez érvényes a mérő-jelátalakítókra (transzduktor), melyek az ionizációs kamrában a röntgen és izotóp jeleket veszik fel és alakítják át Ethernet UDP csomagokra. Ezeket valós-idejű Ethernet-meghajtók olvassák ki, akárcsak az adatokat a görgőket vezérlő automata berendezésből.”

Rendszer-konfigurálás egyszerűen

Az EtherCAT-re történő váltással egyidőben az IMS áttért a TwinCAT szoftver használatára, amivel így közvetlenül lehetőségük nyílt a Beckhoff EtherCAT master használatára. A TwinCAT I/O tehát egy köztes réteget képez az EtherCAT és az IMS szoftver között. Ez egyrészt azt jelentette, hogy nem kellett egy dedikált EtherCAT master-t kifejleszteni, másrészt a TwinCAT I/O használatával a rendszer minden további EtherCAT fejlesztést is automatikusan ki tud majd használni. A TwinCAT I/O TcTimer bővítménye is nagy szerepet játszott a rendszer kiépítésében, mivel lehetővé tette a már meglévő szoftverek integrációját a Windows CE operációs rendszerbe. Peter Bierwolf így fogalmazott: “A TwinCAT segítségével ötvözni tudtuk a már létező megoldásokat a modern szabványosítási és biztonsági követelményekkel. A nyílt architektúra segített azoknak a programoknak a fejlett TwinCAT környezetbe történő migrálásában, amikbe már több évtizednyi munkát belefektettünk.”

Az IMS mérőrendszereinek fontos jellemzője a sorozatgyártásra való rendelkezésre állás és a vásárló-specifikus igények figyelembevétele. Ezeknek a tökéletes kiegyensúlyozásához minden szoftver eszköznek megfelelő támogatást és integrációs képességet kell biztosítania. Az Elektro-CAE rendszer például a teljes busz konfiguráció specifikációit exportálja, amit később a TwinCAT System Manager automatizálási interfésze és egy külső IMS program generál automatikusan. Peter Bierwolf meg van győződve az előnyökről: “Ez jelentősen megkönnyíti a munkánkat. Egyetlen gombnyomás elegendő például a változók mozgatásához vagy átnevezéséhez, nincs szükség semmilyen további fejlesztői eszköz használatára. Cégünk és a Beckhoff kiváló együttműködése akkor vált igazán nyilvánvalóvá, amikor az automatizálási interfész kiegészítő programjait fejlesztettük. Képesek voltunk különleges terminál konfigurációkat, megfelelő folyamatképet és a változó listák egyszerű importálását is megvalósítani.” Peter Bierwolf a Beckhoff megbízható támogatásának egy másik példájaként a CAN busz alapú mérőberendezéseinek integrációját is kiemelte. Ez azt jelentette, hogy minden olyan eszköz, amit integrálni kellett, már automatikusan konfigurálható a TwinCAT automatizálási interfészen keresztül.

Beckhoff IMS Messsysteme

Gyors kommunikáció és személyre szabható rendszer-konfiguráció

A nagy teljesítményű adatkommunikáció igénye volt az a kiindulási pont, ami elvezetett az EtherCAT kommunikációs rendszer kiválasztásához. A múltban a nagy üzemeknek gyakran két hagyományos terepi busz rendszerre is szükségük volt a teljesítménybeli korlátok és a topológia méretétől függő ciklusidő miatt. Mivel a transzduktorok csatlakoztatásához már Ethernet-et használtak, egy Ethernet-alapú terepi busz rendszer egyértelműen jó választást jelentett. Peter Bierwolf elmondása szerint az EtherCAT melletti döntés is egyértelmű volt: “Abban az időben kétségtelenül a Beckhoff kínálta a legfejlettebb rendszert, és egyedül ők rendelkeztek az alkalmazásainknak megfelelő összetevőkkel.” Az összetevők nagy száma – csak EtherCAT terminálból több mint 300 – továbbra is egy hatalmas előny: “Az EtherCAT nem csak a lehetséges busz topológiákban rugalmas, hanem a mérési követelményeket illetően is, köszönhetően a különleges funkciójú terminálok széles és folyamatosan bővülő skálájának.”

A hengerlési és olvasztási alkalmazásokat általában lassú folyamatok jellemzik. Peter Bierwolf ugyanakkor kiemelte, hogy az adatok feldolgozási sebessége ettől függetlenül egy fontos szempont: “Számunkra a megfelelő sebességet a maximum 1 ms-os ciklusidő jelenti, bármilyen busz méret esetén. Ez többek között a vezérlő paraméterek, például az értékek megengedett eltérésének továbbításánál fontos, mivel sokszor nagyon magas, akár 1000 m/perc-es gyártási sebességgel is dolgozunk. Ennek a követelménynek csak az EtherCAT tudott megfelelni.”

forrás: Beckhoff

További információ:

A Beckhoff Atomation honlapján
Az IMS Messsysteme GmbH honlapján