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Automatisierungssysteme: Kunststoffteile kontrolliert tempern

Moderne Kunststoffe sind High-Tech-Produkte, die in vielen Bereichen traditionelle Werkstoffe ersetzen. Bei ihrer Fertigung gelten extrem enge Toleranzgrenzen – zumal für Kunststoffe für den Automobilsektor. Was bedeutet dies für die in Industrieöfen eingesetzten Automatisierungssysteme?

High Tech Produkte vom Jumo Bildquelle: © Jumo

Die Coburger Firma ROS hat sich auf die Herstellung von Thermo- und Duroplastteilen für den Automobilsektor spezialisiert, wo die Kunststoffe extremen Belastungen ausgesetzt werden. Um auch bei hohen Stückzahlen eine gleichbleibende Qualität im Produktionsprozess garantieren zu können, setzt ROS einen neuen Temperofen der Firma Caldatrac Industrieofenbau ein.

Die Herausforderung der Anlage bestand darin, die dort behandelten Duroplaste durch eine gleichmäßige und genau festgelegte Wärmebehandlung zu tempern. Dabei sind die vom Kunden für diese Materialien vorgegebenen Toleranzgrenzen extrem eng. Die Rohteile werden mit einem Temperwagen in den Ofen geschoben, wobei bis zu acht verschiedene Chargen auf sechs Temperwagen gleichzeitig in den Ofen eingebracht und behandelt werden können. Durch die Ofenkonstruktion lässt sich eine gleichmäßige Wärmeverteilung im Inneren des Ofens erreichen, um eine Temperaturverteilung mit einer Abweichung von maximal ±3 K zu erhalten.

Automatisierungssystem mTron T von Jumo Bildquelle: © Jumo

Das Automatisierungssystem mTron T von Jumo

Aufgrund der Vielzahl von Produkten war es der Firma ROS besonders wichtig, verschiedene Temperprogramme direkt im System speichern und editieren zu können. Der Anlagenbauer Caldatrac hat sich zu diesem Zweck für das Automatisierungssystem ‚mTron T‘ von Jumo entschieden. Dessen modularer Aufbau ermöglicht eine hohe Flexibilität: So stehen verschiedene Eingangs-/Ausgangsmodule zur Verfügung – beispielsweise ein Mehrkanal-Reglermodul, ein Analog-Eingangsmodul mit vier oder acht ­Kanälen, ein Relaismodul in 4-Kanal-Ausführung sowie ein frei konfigu­rierbares digitales Eingangs-/Ausgangsmodul mit zwölf Kanälen. Mit dem 4-Kanal-Analog-Eingangsmodul lassen sich verschiedene Messgrößen wie Temperatur, Druck und Feuchte ­erfassen und digitalisieren, da das ­Modul mit universellen und galvanisch getrennten Analogeingängen für Thermoelemente, Widerstandsthermometer sowie Einheitssignale ausgestattet ist. Für individuelle Steuerungsapplika­tionen verfügt das System über eine SPS (Codesys V3), Programmgeber- und Grenzwertüberwachungsfunktionen sowie Mathematik- und Logikmodule.

Außerdem bietet das Automatisierungssystem Erweiterungsmöglichkeiten: Es erlaubt zum Beispiel den gleichzeitigen Betrieb von maximal 120 Regelkreisen. Mittels Optionssteckplätzen lassen sich Ein- und Ausgänge jedes Reglermoduls zudem individuell erweitern und anpassen.

Last but not least sind alle erfassten Werte übersichtlich darstellbar. Ein Multifunktions-Panel ermöglicht neben der Visualisierung die Bedienung der Regler und Programmgeber. Auch ein benutzerabhängiger Zugriff auf Parameter- und Konfigurationsdaten des Gesamtsystems ist möglich. Im System implementiert sind darüber hinaus die Registrierfunktionen eines Bildschirmschreibers inklusive Webserver. Zum Auslesen und Auswerten der aufgezeichneten Daten stehen PC-Programme zur Verfügung.

Bei ROS dient das Multifunktions-Panel dazu, die verschiedenen Programme für den Tempervorgang durch den Anwender aufrufen zu lassen. Auch die Erstellung der Programme, die aus bis zu 100 Segmenten bestehen, ist direkt am Gerät durchführbar.

Das Automatisierungssystem steuert nicht nur jeden Tempervorgang, sondern protokolliert ihn auch. Die ­Chargen- protokollierung erlaubt eine kontinuierliche Überwachung und Auswertung der einzelnen Ofenbe­stückungen. Durch eine detaillierte Auswertung der gefahrenen Temperaturen und Programme lassen sich so jederzeit Rückschlüsse auf die Qualität durch Einflüsse der verschiedenen Faktoren ziehen.

Die Darstellung der Werte in Kurvenform erfolgt ebenfalls direkt am Display. Diese Registrierfunktion ist integriert und steht dem Anwender zur Datenaufzeichnung zur Verfügung. Die aufgezeichneten Kurven lassen sich über eine spezielle Software auswerten, drucken und exportieren. Auf Wunsch steht ein automatisches Chargenprotokoll als PDF zur Verfügung, das das System ohne Einwirkung des Benutzers automatisch erzeugt. Hier ist eine detaillierte Übersicht aller Chargen ebenso inbegriffen wie die genaue Darstellung der aufgezeichneten Werte.

Jeder im Temperofen gefertigte Artikel wird in der Artikelverwaltung angelegt und einem Programm zugeordnet. Eine Plausibilitätsprüfung des Systems sorgt dafür, dass nur Artikel getempert werden können, die auch dem zuvor ausgewählten Programm zugeordnet wurden. Die Eingabe der Chargendaten erfolgt direkt am Multifunktionsdisplay.

Autor: André Berning ist Produktmanager bei Jumo in Fulda.