Modernisierung der Steuerung von Wärmebehandlungsöfen: Welche Instrumente benötigen Sie wirklich?
Ein Aufkohlungsofen zeigt einen stabilen Kohlenstoffpegel an, doch das Team untersucht schwankende Behandlungsergebnisse. Ein Bediener einer Nitrieranlage stellt einen unerwarteten Wasserstoffmesswert fest. Die Instandhaltung weiß, dass ein Gasventil einen Öffnungsbefehl erhalten hat, kann jedoch nicht bestätigen, wie viel Gas tatsächlich dem Prozess zugeführt wurde.
Diese Situationen werfen eine praktische Frage auf: Erfasst das Steuerungssystem tatsächlich die Prozessgröße, die Sie beurteilen müssen?
Eine Modernisierung der Ofensteuerung sollte Prozessmesstechnik, Gasversorgung und Regelung miteinander verbinden. Bei der Wärmebehandlung unter Schutz- oder Reaktionsgas bedeutet dies, die Instrumente passend zur Anwendung auszuwählen – und nicht beim Touchscreen zu beginnen.
So lassen sich typische betriebliche Herausforderungen den passenden Instrumenten und Steuerungen von UPC-Marathon zuordnen.
1. Aufkohlen: Prüfen Sie die Atmosphärenmessung hinter dem angezeigten Wert
Wenn Sie Schwankungen beim Aufkohlen untersuchen, betrachten Sie die gesamte Messkette der Ofenatmosphäre zusammen mit dem Temperaturverlauf, dem Rezept und den Chargenbedingungen. Eine stabile Anzeige allein belegt nicht, dass die Messung den Prozess korrekt abbildet.
Die CarbonSeer-Kohlenstoffsonde von UPC-Marathon ist für Anwendungen mit hohem Kohlenstoffpegel ausgelegt und verfügt über eine Sättigungsfreibrennfunktion. Bei der Sondenauswahl sollten die Ofenanwendung, die Einbausituation, die Betriebsbedingungen und die Wartungsanforderungen berücksichtigt werden.
Auch der Regler spielt eine Rolle. Die Lösungen von UPC zur Aufkohlungsregelung umfassen die Regelung des Kohlenstoffpegels, die Überwachung der Sauerstoffsonde und Probe-Care-Funktionen zur Sondenpflege. Die Pakete sind als reine Reglerlösungen, auf Montageplatten zur Nachrüstung oder als komplette Schaltschränke erhältlich.
Fragen Sie vor der Modernisierung: Kann die Instandhaltung den Sondenzustand und die relevanten historischen Prozessdaten prüfen? Welche Prüfungen und Verfahren zur Sondenpflege sind vorgesehen? Welche Funktionen sind in der angebotenen Konfiguration enthalten?
Das Ziel ist eine Mess- und Regelungslösung, die das Team beurteilen und instand halten kann.
2. Nitrieren: Unterscheiden Sie zwischen Wasserstoffmessung und Prozessberechnungen
Beim Nitrieren sind andere Anforderungen an die Instrumentierung zu berücksichtigen. Gehen Sie nicht davon aus, dass sich die Messstrategie für das Aufkohlen auf das Nitrieren übertragen lässt.
H2Smart misst Wasserstoff in Nitrier- und Nitrocarburieratmosphären. Das integrierte Gasprobenahmesystem umfasst eine Pumpe und eine Regelung des Probengasdurchflusses.
Die Modellauswahl ist wichtig. Das Basismodell misst die Wasserstoffkonzentration. Das LT-Modell ergänzt eine vereinfachte Berechnung der Nitrierkennzahl Kₙ. Das PRO-Modell bietet erweiterte Atmosphärenberechnungen, einschließlich Kₙ, K꜀, Kₒ und Dissoziationsgrad.
Fragen Sie vor der Modernisierung: Benötigt die Anwendung ausschließlich eine Wasserstoffmessung oder zusätzliche berechnete Prozessgrößen? Welche Angaben zu den zugeführten Gasen und welche Prozessannahmen sind für die gewählte Berechnung erforderlich?
Unterscheiden Sie außerdem zwischen dem Probengasdurchfluss durch den Analysator und der Gaszufuhr zum Ofen. Ein zuverlässiger Durchfluss durch den Analysator unterstützt eine zuverlässige Messung. Er bestätigt jedoch nicht den Gasdurchfluss in den Ofen. Beide müssen separat geprüft werden.
3. Gaszufuhr: Messen Sie den Durchfluss, statt ihn aus der Ventilstellung abzuleiten
Ein Ventilbefehl zeigt, was das Steuerungssystem angefordert hat. Er gibt für sich allein jedoch keine Auskunft über den tatsächlich zugeführten Durchfluss.
VersaMeter nutzt die Differenzdruck-Durchflussmessung und bietet Durchflussalarme sowie eine Verbrauchssummierung. Diese Funktionen können dem Team helfen, Durchflussbedingungen und Verbrauch über einen festgelegten Betriebszeitraum zu untersuchen.
Wenn eine automatische Durchflussregelung erforderlich ist, kombiniert Valve-Tronic Plus Durchflussmessung und -regelung. Die Anzeige umfasst den aktuellen Durchfluss, die aufsummierte Durchflussmenge, die Ventilstellung, Alarme und Diagnoseinformationen.
Fragen Sie vor der Modernisierung: Benötigen Sie eine lokale Anzeige, eine Messwertaufzeichnung, eine automatische Regelung oder eine Kombination daraus? Klären Sie das verwendete Gas beziehungsweise die Flüssigkeit, die Betriebsdrücke, den erforderlichen Durchflussbereich, die Kalibriergrundlage und die Schnittstelle zum Steuerungssystem.
Eine aussagekräftige Trenddarstellung sollte zwischen Sollwerten und gemessenen Istwerten unterscheiden. Dadurch werden die Aufzeichnungen bei der Untersuchung einer Atmosphärenabweichung oder eines Problems mit der Gaszufuhr hilfreicher.
4. Zusätzliche Gasmessungen: Wählen Sie die Messgröße, die Ihre Frage beantwortet
Ein Problem bei der Atmosphärenregelung kann zusätzliche Informationen erfordern, die die vorhandene Instrumentierung nicht liefert.
AtmoSense ist ein Einzelgasanalysator mit verschiedenen Sensoroptionen, unter anderem für Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Methan und den Taupunkt. Er kann eigenständig betrieben oder in ein neues beziehungsweise bestehendes Steuerungssystem integriert werden.
Entscheidend ist das Wort „Einzelgas“. Ein einzelnes AtmoSense-Gerät sollte nicht so spezifiziert werden, als würde es sämtliche aufgeführten Messgrößen gleichzeitig erfassen.
Fragen Sie vor der Modernisierung: Welche Messung würde helfen, die betriebliche Fragestellung zu klären? Legen Sie anschließend den passenden Sensor, den Messbereich, die Probenahmestelle und die Anforderungen an die Probengasführung und -aufbereitung fest.
Ein zusätzlicher Analysator sollte eine klar definierte Informationslücke schließen. Dazu gehört auch ein Plan zur Überprüfung und Wartung der Messung.
5. Verbinden Sie Instrumente mit Rezepten, Alarmen und nutzbaren historischen Daten
Sobald die erforderlichen Messungen festgelegt sind, bestimmen Sie, wie Bedienpersonal und Instandhaltung diese Informationen nutzen sollen.
ActivePLC und ActiveHMI bilden eine UPC-Steuerungsplattform auf Basis von SPS-Hardware von Allen-Bradley oder Siemens. Zu den aufgeführten Funktionen gehören PID-Regelung, Rezeptverwaltung, Alarmprotokolle, Datenaufzeichnung und ein papierloser Schreiber.
Legen Sie für jede kritische Prozessgröße das erforderliche Signal, die Anzeige, den Alarm und die historische Aufzeichnung fest. Prüfen Sie bei der Inbetriebnahme eine realistische Aufgabe: Kann das Team die Temperatur-, Atmosphären- und Durchflussdaten abrufen, die zur Untersuchung eines bestimmten Behandlungszyklus benötigt werden?
Bestätigen Sie den Umfang der enthaltenen Hardware, Software, Schnittstellen und Konfiguration. Eine Produktfunktionsliste ist der Ausgangspunkt für die Spezifikation.
Richten Sie die Modernisierung an fünf praktischen Prüfpunkten aus
Stellen Sie vor der Angebotsanfrage folgende Informationen zusammen:
- Prozessumfang: Ofentyp, Atmosphäre, Gase und Betriebsbereiche.
- Messlücken: die Bedingungen, die das Team derzeit nicht überprüfen kann.
- Anforderungen an die Instrumentierung: Auswahl von Sonden oder Analysatoren, Probengasführung und -aufbereitung, Durchflussbereich und Kalibrierbedarf.
- Anforderungen an die Steuerung und Regelung: Rezepte, Trenddarstellungen von Ist- und Sollwerten, Alarme und Aufzeichnungen.
- Abnahmeprüfungen: repräsentative Bedienaufgaben, Wartungszugänglichkeit und Zuständigkeiten für die Produktionsfreigabe.
Dieser Leitfaden betrifft Anwendungen mit kontrollierter Ofenatmosphäre. Vakuumprozesse erfordern eine andere Messstrategie. Die Auswahl des Abschreckmediums und die Leistungsfähigkeit des Abschrecksystems sind gesonderte technische Fragestellungen.
Eine gezielte Modernisierung kann eine bestimmte Messlücke schließen. Eine umfassendere Nachrüstung kann mehrere Instrumente und Steuerungsfunktionen miteinander verbinden. Definieren Sie zuerst das betriebliche Problem und wählen Sie anschließend die dafür erforderliche Ausrüstung aus.
Planen Sie die Modernisierung der Steuerung eines Atmosphärenofens? Kontaktieren Sie UPC-Marathon und nennen Sie Ihren Ofentyp, die Prozessgase, die vorhandenen Instrumente und das Problem, das Sie lösen möchten. Besprechen Sie die geeigneten Sonden, Analysatoren, Durchflussinstrumente und die passende Steuerungskonfiguration für Ihre Anwendung.