Intelligente Wäge- und Dosier- elektroniken in der Automatisierung
Bestens gewogen und voll integriert
Von Christoph Hillebrand, Business Development Weighing Technology Siemens Digital Industries
Die Steigerung von Produktivität und Qualität, Kostensenkungen oder eine flexiblere Fertigung erfordern einen immer höheren Automatisierungsgrad. Daher werden in allen Industrien möglichst viele Prozess- bzw. Produktionsschritte in leittechnische Systeme zur Steuerung und Überwachung eingebunden. Im Bereich der Wägetechnik eröffnen Module für Verwiegung und Dosierung als Bestandteil eines Simatic Automatisierungssystems dank nahtloser Integration maximale Vorteile und Möglichkeiten.
Wäge- und Dosierprozesse
Wäge- und Dosierprozesse sind in der industriellen Produktion von großer Bedeutung, sei es die Erfassung von Silo- oder Behälterinhalten in fast allen Industriebereichen, komplexe Dosier- und Abfüllprozesse in der Lebensmittelindustrie oder Durchsatzmengenmessung und Verladung in der Recycling- und Baustoffindustrie.
Wer auf zukunftsfähige und innovative Wägeapplikationen setzt, ist dabei mit komplett in die Automatisierung integrierbaren Lösungen besser beraten als mit autarken Systemen. Integration definiert Schnittstellen sowie eine standardisierte Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten, wodurch mögliche Fehlerquellen beim Datentransfer zwischen autarken Wägemodulen und der Automatisierungsebene ausgeschlossen werden. Weiterhin gewinnen die Anwender dadurch an Transparenz und haben Zugriff auf alle Daten und Parameter ihrer Anwendungen. Nicht zuletzt ermöglicht die Integration auch tiefgehende Möglichkeiten zur laufenden Diagnose der Verwiegung oder Dosierung.
Dieser Zugriff auf mehr Informationen inklusive Diagnose- und Zustandsdaten ermöglicht unter anderem vorbeugende Wartungskonzepte, die zu höherer Verfügbarkeit und so zu einer verbesserten Anlagenperformance führen.
Nahtlose Integration mit Siwarex
Siwarex steht für eine nahtlos in das Simatic Umfeld integrierte Wägetechnologie. Durchgängige Hardund Software, frei editierbare Benutzerschnittstellen und eine sichere direkte Kommunikation durch den CPU System Bus ermöglichen Erstellung und Betrieb einer Wäge- oder Dosierapplikation auf höchstem Niveau. Als integrierter Teil des TIA-Portals, Step 7 und Simatic PCS 7 sowie zukünftig auch PCS neo sind alle Anforderungen moderner komplexer Wägesysteme und deren Umfeld einfach realisierbar.
Die Einbindung und Konfiguration der Hardware geschieht über das TIA Portal oder Step 7. Waagendaten und Parameter sind über die SPS editierbar. Mit dem TIA Portal oder Simatic PCS 7 sind Steuerungsaufgaben, Prozessvisualisierung und Gewichtsmessungen flexibel kombinierbar und lassen sich übersichtlich erstellen. Für den einfachen Einstieg stehen betriebsbereite Projekte zum kostenfreien Download zur Verfügung. Damit gelingt die Inbetriebnahme schnell und sicher.
Die Siwarex Wägemodule bieten ein umfangreiches Applikationsspektrum von der einfachen Behälterverwiegung oder Kraftmessung über komplexe Gemenge-, Differenzialdosier- und Absackwaagen bis hin zur dynamischen Verwiegung mit Bandwaagen, Dosierbandwaagen und Schüttstrommessern. Jeder Wägeprozess hat individuelle Anforderungen, denen die jeweiligen Siwarex Module gerecht werden.
Zusätzlich ermöglicht die Einbindung in die Simatic Steuerungsebene über die OPC UA Schnittstelle die Anbindung an übergeordnete SCADA-, MES- oder ERP-Systeme und weiter bis zur Cloud.
Komplexe Dosierungen direkt aus der Automatisierung
Nehmen wir als Beispiel die Siwarex WP351 Dosierelektronik. Sei es für die Herstellung präziser Mischungen, exaktes Abfüllen oder eichpflichtiges Absacken, Kontrollieren und Dosieren − die WP351 kann sowohl im automatischen, selbsttätigen als auch im manuellen, nichtselbsttätigen Einsatz genutzt werden.
Durch die intelligente Firmware wird der Wägeprozess komplett vom Modul gesteuert. In Verbindung mit einer sehr hohen Abtastrate und Verarbeitungszeit von 1 kHz ist höchste Performance und Wiederholbarkeit gewährleistet. Der Anschluss von Standard-DMS-Wägezellen verhindert Herstellerabhängigkeiten und bietet eine Vielzahl an kompatiblen, weltweit verwendeten Sensoren zur Auswahl. Die WP351 ist zertifiziert für den eichfähigen Betrieb gemäß OIML R-51, R-61, R-76 und R-107.
Maximale Flexibilität mit ET 200SP
Dezentrale Peripheriegeräte helfen bei der Umsetzung effizienter Steuerungskonzepte und flexibler Systemaufbauten. Die Simatic ET 200SP Produktfamilie ist ein Garant für hochgradig individuelle Konfigurationsmöglichkeiten, denn das I/O-System sorgt für eine optimale Anpassung an die jeweilige Automatisierungsapplikation: Steckbare Module übernehmen dabei Aufgaben aus dem Energie- oder Motormanagement, realisieren technologische oder messtechnische Herausforderungen und sind für komplexe Maschinen- und Anlagenkonzepte bestens geeignet.
Die Wägemodule Siwarex WP321 für einfache Last- und Kraftmessungen, die WP341 für Bandwaagen, Dosierbandwaagen und Schüttstrommesser sowie die WP351 zum eichfähigen Abfüllen, Dosieren, Absacken und Verladen mit umfangreichen integrierten Dosierfunktionen sind Technologiemodule für das modulare Peripherie-System. Die Wägezellen sowie − bei der WP341 – ein Geschwindigkeitssensor werden direkt an der ET 200SP Base Unit verdrahtet. Es kann komplett auf externe Wägeterminals verzichtet werden, da die Messaufgabe sowohl hardware- als auch softwareseitig vollständig in die Automatisierungsumgebung eingebunden ist.
Nahtlos in das ET 200SP System integriert, können die Wägemodule an Simatic Steuerungen der Baureihen S7-300, -400, -1200 und -1500 angebunden werden und stellen somit eine clevere Alternative zu externen „Black-Box“-Wägeterminals dar. Messwerte und Justagedaten werden über die Simatic ET 200SP direkt in übergeordnete Systeme weitergegeben. Dabei kann ein breites Spektrum unterschiedlicher Kommunikationswege genutzt werden: Das Multi-Fieldbus-Interfacemodul unterstützt die Protokolle von Profinet, Ethernet/IP und Modbus/TCP und ist somit in alle üblichen Anlagen-Feldbusse und auch in Automatisierungssysteme von Drittanbietern integrierbar.
Die Inbetriebnahme der ET 200SP Wägemodule kann alternativ zum TIA Portal oder HMI auch über einen integrierten Webserver vorgenommen werden. Ähnlich der Konfiguration eines DSL-Routers erfolgt die Einrichtung und Parametrierung in wenigen Schritten durch Aufruf der geräteinternen Website über den Browser eines verbundenen Computers, Notebooks oder Tablet-PCs. Die Installation einer Software ist dazu nicht erforderlich. Die Benutzerverwaltung unterscheidet dabei bis zu fünf Anwender, die wahlweise Schreib- und Leserechte oder nur Leserechte besitzen. Sämtliche über den Webserver Zugang durchgeführten Änderungen werden in einem Logfile gespeichert. Die dadurch gewährleistete Rückverfolgbarkeit ist ein wichtiger Sicherheitsaspekt.
Über den Webserver lassen sich auch Trendkurven und aufgezeichnete Meldeereignisse abrufen. So kann über die zeitgestempelten Ereignisse beispielsweise genau ermittelt werden, wann Überlastereignisse eingetreten sind. Besonders anwenderfreundlich ist die Recovery-Funktion: Die Wägeelektronik mit sämtlichen Parametereinstellungen lässt sich jederzeit auf einen zuvor gewählten und gesicherten Zustand Praxis & Technik zurücksetzen, zum Beispiel auf den Stand unmittelbar nach der Inbetriebnahme des Wägesystems.
Siwarex DB: Anschlusskasten digitalisiert die Wägezellen
Von der gezielten Überwachung von Wägeprozessen bis zur erweiterten Diagnose − in bereits automatisierten Umgebungen können die Vorteile der Digitalisierung besonders gut ausgeschöpft werden. Die nahtlose Integration von der Feld- bis zur Leitebene sorgt dafür, dass Daten umfassender als bisher erfasst und ausgewertet werden können.
Mit Siwarex DB werden nun auch einzelne analoge Wägezellen individuell erfasst, wodurch sich ein deutliches Plus an Diagnose- und Überwachungsmöglichkeiten ergibt: Der digitale Anschlusskasten Siwarex DB digitalisiert die Kommunikation zwischen Feld- und Leitebene und ist die Grundlage für die Einzelüberwachung jeder der bis zu vier anschließbaren Wägezellen. Analoge Beschränkungen fallen mit Siwarex DB weg. Im Gegensatz zu einer Parallelschaltung der analogen Wägezellen, bei der keine Informationen über die einzelne Wägezelle vorliegen, bietet die Digitalisierung jeder Wägezelle volle Transparenz.
Fehlerzustände wie Drahtbruch, Änderung des Wägezellenwiderstands oder Überlast werden zellengenau erfasst und gemeldet. Das verkürzt die Zeit für die Fehlersuche und erhöht die Betriebszeit. Bestehende analoge Wägezellen können in dieses System integriert werden. So lassen sich Bestandsanlagen mit nahezu allen am Markt verfügbaren Standard DMS-Wägezellen im Handumdrehen ohne mechanische Anpassungen in voll digitalisierte Wägesysteme verwandeln.
Über die digitale Kommunikation können nicht nur Bestellnummern und Ortskennzeichen mitgeführt werden, auch sind Distanzen von bis zu 1000 m zwischen Wägezellen und Wägeelektronik ohne Interferenzprobleme überwindbar – bei gleichzeitig geringerem Verkabelungseinsatz und -aufwand. Mit Siwarex DB sind das mV-Signal und die prozentuale Auslastung jeder einzelnen Wägezelle einsehbar, wodurch Inbetriebnahme oder Überprüfung der Mechanik komfortabel und ohne Multimeter möglich sind. Siwarex DB liefert eine vollständig in die Simatic Umgebung integrierte Einzelkanalüberwachung. Fehlermeldungen werden zentral am Simatic Controller oder dem HMI angezeigt.
Bestens verwogen und voll integriert − mit Siwarex Wägemodulen
Die Siwarex Wägemodule integrieren Messaufgaben vollständig in die Automatisierungsumgebung. Anwender sparen so nicht nur die sonst üblichen Wägeterminals, sie profitieren von einer detaillierteren Datengrundlage, standardisierter Kommunikation und wesentlich höherer Transparenz.
Zusammengenommen führt das zu mehr Flexibilität, Zukunftsfähigkeit und zu besseren Wartungskonzepten aufgrund tieferer Diagnosegrundlagen. Daraus folgen eine höhere Anlagenverfügbarkeit und eine verbesserte Betriebseffizienz ohne Erhöhung von Personalressourcen.
Über Siemens Aktiengesellschaft
Siemens Digital Industries (DI) ist führend bei Innovationen in den Bereichen Automatisierung und Digitalisierung. In enger Zusammenarbeit mit Partnern und Kunden bringt DI die digitale Transformation in der Prozess- und diskreten Industrie voran. Mit seinem Digital Enterprise-Portfolio bietet DI Unternehmen jeder Größe eine umfassende Palette an Produkten, Lösungen und Dienstleistungen zur Integration und Digitalisierung der gesamten Wertschöpfungskette. Das für die spezifischen Anforderungen jeder Branche optimierte Portfolio von DI unterstützt Kunden dabei, ihre Produktivität und Flexibilität zu steigern. Im Bereich der Wägetechnik bietet Siemens ein breites kundenorientiertes Portfolio an Wägeelektroniken von der einfachen Gewichtsmessung bis hin zu komplexen Dosierprozessen sowie Komplettlösungen für Bandwaagen, Dosierbandwaagen und Schüttstrommesser.
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