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Stahlindustrie

Gontermann-Peipers

Qualitätssicherung in der Walzenproduktion mit dem SCADA-System

Stahlwalzen aller Art und Größe sind zentrale Komponenten in industriellen Anlagen. Damit sie ihre Aufgabe erfüllen können, ist beim Guss und bei der Wärmebehandlung jede Menge Know-how erforderlich. Die Qualität des Endprodukts muss dem Kunden durch Berichte nachgewiesen werden.

Ausgangslage der Walzenproduktion

Über 13 m lang, bis zu 2,5 m Durchmesser und mehr als 250 t Gewicht – das sind die Daten der größten, von Gontermann-Peipers hergestellten Stahlwalze. Bereits das Gießen der Walze in Kokillen (Formen) dauert mehrere Tage, die anschließende Nachbehandlung im Wärmeofen bis zu zwei Monate. Aber nicht jeden Tag wird eine Walze dieser Größenordnung geordert. Viele Anlagen und Maschinen verlangen nach kleineren Arbeits-, Stütz- oder Profilwalzen, z. B. zum Kalt- und Warmwalzen und Formen von Stahl- und Aluminiumblechen oder Edelstahlbändern. Insgesamt verarbeitet das Unternehmen pro Jahr etwa 20.000 t Eisen in den eigenen Öfen - erst zu Stahl und dann weiter zu Stahlwalzen. Wöchentlich werden bis zu 20 Walzen aller Größenordnungen gegossen sowie thermisch und mechanisch nachbehandelt. Jede der Walzen wird genau für ihr Einsatzgebiet nach den spezifischen Anforderungen des Endkunden gefertigt. Diese Anforderungen umfassen die Größe, die Bruchsicherheit und die Härte der Walzenoberfläche, deren Verschleißfestigkeit und das gleichmäßige Verhalten der Nutzschicht über die Lebensdauer der Walze.

Die Erfassung und Aufzeichnung der Temperaturverläufe der Werkstücke während der Wärmebehandlung ist von entscheidender Bedeutung für Gontermann-Peipers. Durch sie wird sichergestellt, dass jede Walze entsprechend der vorgegebenen Temperaturkurve erwärmt und abgekühlt wird. Die Daten werden zur Prozesssicherung langfristig gespeichert. Diese Anforderung an das Prozessleitsystem löste Handlungsbedarf aus: Das bisher eingesetzte System erfüllte nicht mehr die gesetzlichen Anforderungen an eine zeitgemäße Bedienung und enthielt nicht die Funktionen, die von einer modernen Produktionsanlage erwartet werden.

Anforderungen

  • stabiles Prozessleitsystem mit guter Bedienbarkeit und Anbindung an das vorhandene ERP-System
  • Traceability im Leitsystem, also die lückenlose Rückverfolgbarkeit des Produktionsprozesses sowie chargen- und auftragsbezogene Auswertungen

Funktionen des Prozessleitsystems

focus setzte das Scada-System Simatic WinCC V7 von Siemens als Prozessleitsystem ein. Aufgrund seiner Skalierbarkeit ist es für jede Anlagengröße und -konfiguration geeignet. Die jeweiligen Mengengerüste lassen sich anpassen, redundante Server oder Fernzugriffsmöglichkeiten über das Internet realisieren. Zukünftige Modernisierungen und Erweiterungen können flexibel umgesetzt, weitere Module ergänzt und Erfassungsstellen eingebunden werden.

Die Steuerung gibt ihre Daten an das Leitsystem weiter. Alle produktionsrelevanten Daten der Walzen, wie z. B. die Temperaturkennlinien, werden vom übergeordneten ERP-System bereitgestellt. Dazu greift WinCC per Skript auf dieselbe Oracle-Datenbank zu, die vom übergeordneten Warenwirtschaftssystem genutzt wird. Durch die Durchgängigkeit der Daten beider Systeme werden Fehler bei der Wärmebehandlung der Walzen und Doppeleingaben vermieden.

Im Prozessleitsystem werden die Kenndaten der Walzen mit dem Warenwirtschaftssystem verglichen, bevor die Temperaturbehandlung im Ofen startet. Die Rückgabe der lückenlos erfassten Temperaturdaten an das ERP-System während der Aufheiz- und Abkühlphasen nach der Wärmebehandlung dient dem Nachweis der Produktqualität.

Insgesamt werden etwa 300 Messwerte in einem einminütigen Zyklus vom Leitsystem erfasst und gespeichert. Diese Daten werden an das ERP-System zur weiteren Verarbeitung und Speicherung übertragen. Manuelle Korrekturen sind dabei jederzeit möglich, entweder am Leitstand in der Ofenhalle oder an einer der Bedienstationen in der Fertigung. Es lassen sich Trends, Kennlinien und Berichte ohne Skripte parametrieren und exportieren, etwa in Microsoft Excel.

Key Facts - Traceability

  • focus setzte das Scada-System Simatic WinCC V7 von Siemens als Prozessleitsystem ein.

  • Die speicherprogrammierbare Steuerung Simatic S7-317 und dezentrale Peripheriebaugruppen Simatic ET 200S PN wurden für die Erfassung der Daten installiert.

  • Das Add-on PM-Quality erfüllt die Ansprüche an die Dokumentation und Auswertung.

  • Überwachung der Einhaltung gesetzlicher Vorgaben und Kundenanforderungen, sowohl für die interne Qualitätssicherung, als auch für Kunden

  • Steigerung der Produktivität, da das Ausfallrisiko der Öfen verringert wurde

  • einfache und revisionssichere Erstellung von auftrags- und chargenbezogenen Auswertungen

  • Die offene und skalierbare Architektur des Scada-Systems WinCC ermöglicht Erweiterungen und zusätzliche Bedienstationen.