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20.07.1979

Sems-Mini mischt mit

Der Bericht beschreibt den Einsatz eines Minicomputers zur Steuerung und Überwachung einer komplexen Dosier- und Mischanlage. Die hier eingesetzte Technik kann sinngemäß für andere Dosier- und Mischvorgänge angewendet werden. Die Anlage produziert seit 1976 so daß eine kritische Würdigung der Betriebserfahrungen möglich ist. Es handelt sich um die Herstellung von; positiver und negativer Batteriemasse für Industrie-Batterien.

Die Varta Batterie AG, mit einem Marktanteil von 50 Prozent, ist Marktführer in der Bundesrepublik. Etwa 12000 Mitarbeiter erzielten weltweit 1978 einen Umsatz von mehr als 1,1 Milliarden Mark.

Die folgenden Problemkreise sollten mit der rechnergesteuerten Anlage gelöst werden:

- Qualitätsverbesserung durch genaueste Einhaltung vorgegebener Rezeptgewichte, unabhängig vom Bedienungspersonal

- Abbau schwerer körperlicher Arbeit unter gesundheitsschädlichen Arbeitsbedingungen.

- Vermeidung von Fehlchargen.

- Erkennung von eventuellen Rezeptierungsfehlern, schon beim Dosiervorgang.

- Rationalisierung der gesamten Fertigung durch Vollautomatik-Betrieb.

- Genaues Berichtswesen über

- IST-Rezepturgewichte

- Chargengewichte

- Materialverbrauch pro Komponente

-Schicht-/Tages-/Monats-Protokolle

-Anlagenüberwachung mit Fehlererkennung und -lokalisierung.

- Bei Dosierungsfehlern infolge unterschiedlichen Materialfliesverhaltens automatische Korrektur des Vorabschaltpunktes.

- Rezeptspeicherung für die 50 häufigsten Rezepte einschließlich Mischersteuerung.

- Hohe Verfügbarkeit, da die gesamte Produktion über diese Anlage gefahren werden soll.

Berücksichtigt werden mußte die Tatsache, daß schweflige Säure in der Umgebungsluft der Sterungsanlage auftreten konnte. Einschlägige Erfahrungen zeigten, daß elektronische Steuerungen Spritz- und Schwallwasser geschützt ausgeführt werden mußten.

Steuerungsaufgaben

Der verfahrenstechnische Aufbau der Feststoffdosierung ist in Bild 1 dargestellt. Aufgrund der geforderten Systemgenauigkeit (<=3% bezogen auf das Rezeptgewicht einer Komponente) und der unterschiedlichen Rezeptgewichte zwischen einigen 100 p und 1500 kp wurden drei Wägesysteme mit jeweils einer elektronischen Waage eingesetzt. Um Ungenauigkeiten zu vermeiden, wird unmittelbar in die Mischkübel dosiert.

Die Aufgaben des Prozeßrechners sind:

- Abziehen und mehrstufige Dosierung von sechs Feststoffkomponenten aus sechs Silos über drei Waagen.

- Leeren der Waagen in entsprechende Mischkübel.

- Abziehen und Dosieren von drei Flüssigkeitskomponenten pro Mischer über sechs Kolben-Dosierpumpen.

- Mischen der Komponenten parallel in zwei Mischern.

- Aufbereitung von Expander-Lösung mittels Kolben-Dosierpumpen.

- Erstellung eines Bilanzprotokolles über fünf Wochen bei zweischichtigem Betrieb.

- Erstellung eines Chargenprotokolles, das automatisch am Ende jedes Mischlaufes ausgegeben wird.

- Fehlerprotokollierung von Toleranz- und Zeitüberschreitungen sowie anderer Unregelmäßigkeiten.

- Rezepteingabe und Änderung im Dialog für 50 Rezepte.

- Rezeptabruf mit Angabe von Rezept-Nummer und Mischer.

Funktionsablauf

Nach Rezepteingabe und Rezeptauswahl sowie Einstellen eines Chargenzählers wird die Feststoff-Dosierung eingeleitet. Die Dosierung der Großkomponenten erfolgt im Grob- und Feinstrom, die Zuschlagstoffe werden nur im Feinstrom dosiert.

Nach Abschalten der angewählten Komponente wird eine einstellbare Zeit abgewartet, bis der Nachlauf in die Waage geflossen ist und sich die Anzeige nicht mehr verändert. Danach wird die , Toleranzprüfung vorgenommen. Eine eventuelle Fehlermeldung wird auf dem Drucker ausgeschrieben und ein Hupsignal ausgegeben. Ein Dosierfehler, auch wenn er innerhalb der Toleranzgrenzen liegt, hat keinen Einfluß auf die Genauigkeit der nachfolgenden Komponente.

Nach einer voreingestellten Zeit wird geprüft, ob die Waagen nach der Entleerung Null anzeigen. Ist dies nicht der Fall, erfolgt; Störmeldung- und Hupsignal wie beschrieben. Sind alle Feststoffkomponenten ordnungsgemäß verwogen, wird an der Unterflur-Waage eine Lampe geschaltet, die dem Bedienungsmann anzeigt daß: die Mischkübel unter die Rührwerke gefahren werden können.

Nach, dem Starten des Rührwerks läuft folgender Vorgang ab: Trockenmischzeit, Zugabe von Expander-Lösung, Zugabe von Wasser, Zwischenmischzeit, Zugabe von Schwefelsäure und Nachmischzeit.

Die Zugabe der Flüssigkomponenten wird über die Anzahl der Hübe der Dosier-Kolbenpumpen gesteuert. Am Ende der Nachmischzeit wird das Mischprogrammende signalisiert. Der Chargenzähler wird damit um eins erniedrigt. Die nächste Feststoffdosierung kann eingeleitet werden.

Fehlerbehandlung

Erkennt der Rechner während des Ablaufs einer Charge einen Fehler, so wird - wie bereits erwähnt - eine Meldung über den angeschlossenen Drucker ausgegeben und ein Hupsignal angesteuert Der Teilprozeß, der den Fehler verursacht hat, wird unterbrochen. Der Bediener kann nun dem Rechner mitteilen, ob die Charge zu Ende gefahren werden soll oder nicht. Im ersten Fall wird weiter dosiert oder gemischt, im anderen Fall ist die Teilcharge im Handbetrieb zu beenden. Bei Toleranzüberschreitungen wird zusätzlich das Sollgewicht und das Istgewicht der Komponente protokolliert. Der Bediener kann den Gewichtswert im Handbetrieb korrigieren.

Netzausfall

Bei Wiederanlauf nach Netzausfall startet der Prozeß an der gleichen Stelle, wo er unterbrochen wurde, automatisch.

Dialog mit dem Rechner

Folgende Funktionen können im Dialog mit dem Rechner ausgeführt werden: Rezepteingabe und Änderung, Abruf des Bilanzprotokolles, Eingabe von Datum und Uhrzeit, Rezeptanwahl und Quittieren eines Fehlers.

Betriebserfahrungen

Die vorliegenden Erfahrungen wurden nach drei Jahren vom Betreiber der Anlage aus heutiger Sicht wie folgt beschrieben:

- Erweiterung der vorhandenen Programme ist verhältnismäßig teuer, es besteht der Wunsch, im eigenen Hause kleinere Programmänderungen auszuführen.

- Wesentliche Programmteile sind in Assembler geschrieben worden. Heute würde man einer höheren Programmiersprache, etwa Echtzeit-"Fortran IV", den Vorzug geben.

- Bei der Handverwägung ist der Rechner nicht in Betrieb Wünschenswert wäre auch hier die Übernahme der verwogenen Mengen in die Chargen- und Bilanzprotokolle.

- Bei der Handdosierung bereitet die

Tarierung Schwierigkeiten. Wenn zum Beispiel ab der zweiten Komponente von Hand verfahren werden soll, ist das Taragewicht zwar im Rechner gespeichert, dem Bedienungsmann aber nicht zugänglich. Eine rechnergeführte Bedienung mit einer Anzeige des noch zu verwägenden Gewichtes könnte hier Abhilfe schaffen.

- Die Betriebssicherheit der gesamten Prozeßrechneranlage wird als zufriedenstellend angesehen. Eine Störung: hat es in dreijähriger Betriebszeit noch nicht gegeben. Mit Ausnahme einer Anzeigenlampe am Bedienpult des Rechners wurden auch keine Teile ersetzt.

Jürgen W Thun ist Leiter des Produkt-Marketing bei Sems Computer GmbH in Düsseldorf.