Dichtheitsprüfung LC

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Die Dichtheitsprüfung LC ist ein spezialisierter Teil einer Fertigungslinie für die Verarbeitung von Metallrohren. Sie übernimmt das Handling und die Sortierung der Rohre zwischen den einzelnen technologischen Arbeitsgängen.

Die Rohre werden dem Förderband zugeführt und anschließend von zwei synchron arbeitenden „Butterfly“-Armen aufgenommen. Jeder Arm ist dafür ausgelegt, 8 Rohre gleichzeitig zu greifen und zu übergeben. Nach der Aufnahme durchlaufen die Rohre eine pneumatische Dichtheitsprüfung – jedes Rohr wird mit Druckluft beaufschlagt und auf Druckabfall bzw. Undichtheit überwacht. Die gesamte Prüfung dauert weniger als 2 Sekunden.

Je nach Prüfergebnis werden die Rohre automatisch getrennt:

• einwandfreie Rohre (dicht) werden ohne Unterbrechung zur nächsten Station der Fertigungslinie weitertransportiert,
• fehlerhafte Rohre (undicht) werden von einem Auswerfer ausgeschleust und aus der Linie entfernt, damit sie nicht weiterverarbeitet werden.

KUNDENANFORDERUNGEN

• Austausch der Steuerung und des HMI-Panels
• Austausch der Frequenzumrichter der Antriebe
• Kompletter Austausch des Schaltschranks
• Umprogrammierung der Maschine auf die neue Steuerung
• Erstellung einer neuen Visualisierung für die Bedienung
• Neue Maschinensicherheit
• Elektroplanung + Betriebsanleitung

Vorbereitung

Erstellung der Stromlaufpläne, Verdrahtung des Schaltschranks

Installation

Installation und Anschluss des Schaltschranks im Werk

Programmierung

Programmierung der

Steuerung

Test

Funktionstests der Produktionslinie LC

SCHALTSCHRANK

​Im Rahmen der Maschinenmodernisierung wurde ein neuer Schaltschrank mit Fokus auf Leistungsoptimierung und Sicherheit realisiert. Alle Schutzorgane, Steuerungskomponenten und Netzteile wurden vollständig ersetzt. Eingesetzt wurden Frequenzumrichter Lenze i750 mit dem busbasierten Einspeisesystem Lenze i700 Power Supply. Dieses Konzept erlaubt es, mehrere Umrichter (hier drei) an ein gemeinsames i700-Einspeisemodul anzuschließen und die ganze Gruppe mit einem einzigen Leistungsschalter abzusichern. Das spart deutlich Platz im Schaltschrank und senkt die Gesamtinvestitionskosten.

​Die Steuerung wurde durch eine neue Lenze c520 PLC ersetzt, die über EtherCAT mit den Frequenzumrichtern kommuniziert. Die SPS wurde um digitale Ein-/Ausgangsmodule, analoge Stromeingänge und einen schnellen Zähler erweitert.

​Zusätzlich wurde ein Industrierouter in den Schrank integriert, der den Fernzugriff auf das System (Service, Diagnose, Updates) ermöglicht und zugleich die Kommunikation zwischen SPS und HMI-Panel sicherstellt. Am Bedienpult wurde ein über Ethernet angebundenes HMI-Display Lenze v430 installiert. Das Display wird über PoE (Power over Ethernet) versorgt, sodass ein einziges Ethernet-Kabel für Daten und Stromversorgung genügt. Das vereinfacht die Verkabelung und erhöht die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems.

​Zur Verbesserung der funktionalen Sicherheit der Maschine wurde ein Sicherheitsrelais Keyence GC-1000 eingesetzt. Es dient als zentrale Einheit zur Verarbeitung der Sicherheitssignale von Sensoren und Schutzeinrichtungen. Das Relais besitzt ein integriertes Display für die sofortige Diagnose des Sicherheitskreises. So erkennen Bediener schnell Art und Ort eines Fehlers sowie den aktuellen Zustand der Schutzeinrichtungen. Außerdem zeigt das Relais die Zustände der Ein- und Ausgänge in Echtzeit an, was Wartungseinsätze vereinfacht und Stillstandszeiten verkürzt.

Der Einsatz dieses Relaistyps erhöht die Zuverlässigkeit des Sicherheitssystems und ermöglicht eine effizientere Wartung und schnellere Fehlerbehebung.

PROGRAMMIERUNG UND VISUALISIERUNG

Im Zuge der Modernisierung wurde die Steuerung der Maschine mit standardisierten Lenze-Applikationsbausteinen komplett neu programmiert, was eine höhere Modularität und Zuverlässigkeit der Steuerung gewährleistet.

Eine der technischen Hauptaufgaben war die Synchronisation der Maschine mit der vorgelagerten Fertigungslinie, damit die Rohre bei der Übergabe nicht herausfallen. Die Synchronisation erfolgt über ein Signal der vorgelagerten Maschine, das auf das Eingangsmodul der SPS geführt und von einem schnellen Zähler verarbeitet wird.

Ein Schlüsselelement der Steuerung war außerdem die Koordination der beiden Butterfly-Arme. Sie mussten beim Aufnehmen und Ablegen der Rohre synchron arbeiten, um eine gegenseitige mechanische Kollision zu vermeiden. Das Bewegungstiming musste sehr genau eingestellt werden, denn:

• für eine einzelne Dichtheitsprüfung stehen maximal 2 Sekunden zur Verfügung,
• die Liniengeschwindigkeit erreicht bis zu 160 Rohre pro Minute.

Die Software umfasst auch die Steuerung und Auswertung der Dichtheitsprüfung. Die Prüfung erfolgt durch ein pneumatisches System, das jedes Rohr mit Druckluft beaufschlagt und Druckänderungen überwacht. Das Programm klassifiziert die Ergebnisse automatisch:

• Fehlerhafte Rohre (undicht) werden erkannt und automatisch aus der Maschine ausgeschleust,
• einwandfreie Rohre werden zur Weiterverarbeitung in der Fertigungslinie geleitet.

Auf Bedienerebene wurde eine HMI-Oberfläche Lenze v430 umgesetzt, die Folgendes ermöglicht:

• Einstellen und Anpassen der Betriebsparameter der Maschine,
• Überwachung des Prüfstatus in Echtzeit,
• Anzeige von Diagnosedaten, Betriebszuständen und Störmeldungen.

Die Visualisierung wurde in WebVisu entwickelt und bietet dem Bediener eine übersichtliche und intuitive Oberfläche, um den gesamten technologischen Prozess direkt vom Bedienpult aus zu steuern.

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