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Stahlindustrie

Thyssen Krupp Steel Europe

Glänzende Aussichten

Verzinkte Stahlbleche spielen eine große Rolle in der industriellen Fertigung, beispielsweise beim Automobilbau. Eine bewährte Methode, die Bleche vor Rost zu schützen, ist das Auftragen einer Zinkschicht im Feuerverzinkungsverfahren. Die Anlagen dazu sind komplex und stellen hohe Anforderungen an ein modernes Prozessleitsystem.

Ausgangslage in der Feuerbeschichtungsanlage

Die Feuerbeschichtungsanlage 2 ist eines von zurzeit acht Aggregaten dieses Typs bei der Thyssen Krupp Steel Europe. Sie ist rund 300 Meter lang und weist eine Jahreskapazität von etwa 440.000 Tonnen verzinktem Stahlblech auf. Die Produkte gehen hauptsächlich in die Automobilindustrie. Um die starke Nachfrage der Kunden zu bedienen, läuft die Anlage im Dauerbetrieb 24 Stunden an sieben Tage in der Woche. Die einzigen Unterbrechungen sind turnusmäßige Wartungsschichten alle zwei bis drei Wochen. Da die Feuerbeschichtungsanlage ein Engpassaggregat ist, werfen ungeplante Stillstandzeiten den Produktionsplan empfindlich durcheinander. Das Vorlager würde sich in kürzester Zeit füllen und die Produktion weiterer Coils in den Walzwerken müsste gestoppt oder ausgelagert werden. Noch gravierender wären die Auswirkungen jedoch am anderen Ende der Prozesskette: Die verarbeitenden Firmen halten selbst kaum noch Pufferlager vor, weil sie die benötigten Materialien Just-in-Time bestellen. Diese Lieferungen an die Automobilhersteller könnten nicht mehr rechtzeitig bedient werden, was dort wiederum zu Engpässen führen würde.

Für die Anlagenverfügbarkeit ist das Prozessleitsystem von entscheidender Bedeutung. Ohne den Überblick aus der Leitwarte kann eine derart hochtechnisierte Anlage nicht betrieben werden. Die vorhandene Visualisierungslösung konnte technisch nicht erweitert werden, es kam teilweise zu Störungen.

Anforderungen

  • Um den Dauerbetrieb sicherzustellen, bleiben die Automatisierungskomponenten an der Anlage zunächst bestehen.
  • Nutzen von Virtualisierung, um von Betriebssystemzyklen weniger abhängig zu sein

  • redundanter Aufbau des Prozessleitsystems und Zugriff von über 27 Bedienstationen und über das Intranet

  • Offenheit für zukünftige Modernisierungen

  • zeitgemäße Analysen für Anlagenverfügbarkeit, Produktivität, Energieverbrauch und Qualität.

  • Traceability - Bereitstellung der Produktionsdaten aus Gründen der Rückverfolgbarkeit über einen langen Zeitraum

  • geringer Schulungsaufwand für das Bedienpersonal durch Anlehnung an das gewohnte Erscheinungsbild

Funktionen des Prozessleitsystems

Als Prozessleitsystem setzt focus auf das Scada-System Simatic WinCC V7 von Siemens, dessen Skalierbarkeit auch die Implementierung zukünftiger Funktionserweiterungen der Feuerbeschichtungsanlage erlaubt. Die Nutzung der Software und der benötigten Optionen in einer virtuellen Umgebung wird von Siemens bereits während des Systemtests geprüft und bestätigt. Das Prozessleitsystem soll so ausfallsicher wie möglich sein: aus diesem Grund wird es auf einem redundanten Server laufen. Es wird eine Engineering-Station für das Leitsystem verwendet, damit unabhängig vom Produktivbetrieb Anpassungen am WinCC-Projekt vorgenommen und getestet werden können.

focus hatte auch die Frage zu klären, wie die bestehenden Automatisierungskomponenten mit dem Kommunikationsprotokoll Modbus Plus an das neue Prozessleitsystem mit Profinet angebunden werden. Dafür werden in zwei weiteren Rack-PC Simatic IPC547E jeweils eine Modbus-Plus-Kommunikationskarte über den PCI-Bus gesteckt. Als Bedienstationen kommen größtenteils industrietaugliche Simatic Thin Clients zum Einsatz.

Die Datenübertragung zu den Clients übernehmen Lichtwellenleiter, um die Einwirkung elektrischer Störungen durch die vielen Antriebe der Anlage auszuschließen. Abgerundet wird das neue Prozessleitsystem durch eine USV, die im Fall eines Stromausfalls die Anlage in einen sicheren Zustand bringt.

Weiterhin wurden die Bedienbilder deutlich entschlackt, gleichzeitig sorgen dezent eingefügte Animationen für eine intuitivere Erfassung des Prozesses. Über Zugangsberechtigungen wird definiert, welcher Bediener an welcher Station Warn- beziehungsweise Fehlermeldungen sieht. Der Fernzugriff auf die Anlage wird heutigen Sicherheitsmaßstäben gerecht und erfolgt über eine vorher aufzubauende VPN-Verbindung. Schließlich ist die Anlage auch über eine serielle Kopplung direkt an das ERP-System von Thyssen Krupp angeschlossen, so dass die Anlagendaten unternehmensweit zur Verfügung stehen. Damit sind die Produktions- und Qualitätsdaten jedes einzelnen Coils zentral verfügbar und können im ERP-System zugeordnet werden. Dadurch sind jetzt detaillierte Langzeitauswertungen möglich, die bereits zu Verbesserungen an der Anlage geführt und die Produktivität erhöht haben.

Key Facts - Automation

  • Als Prozessleitsystem setzt focus auf das Scada-System Simatic WinCC V7 von Siemens.

  • Als zentrales Langzeit-Datenarchiv entschied man sich für den Simatic Process Historian.

  • Als Engineering-Station für das Leitsystem kommt ein Industrie-PC Simatic IPC547E zum Einsatz.

  • Die Hardwareplattform für Server und Bedienstationen (28 Stck.) ist VM-Ware ESX

  • Die Schwachstelle der Endlosbänder kann überwacht werden.

  • Es sind detaillierte Langzeitauswertungen möglich, die bereits zu Verbesserungen an der Anlage geführt und die Produktivität erhöht haben.