Einführung

Dieses Projekt umfasste die Implementierung eines umfassenden Automatisierungssystems für eine Papierfabrik mit S7-1200-SPS von Siemens als Kernsteuereinheiten. Das System wurde entwickelt, um den Papierherstellungsprozess präzise zu steuern und so eine optimale Produktqualität und -effizienz sicherzustellen.

Systemarchitektur

Das Automatisierungssystem bestand aus drei Hauptkomponenten:

• Siemens S7-1200-SPS: Diese SPS dienten als Gehirn des Betriebs und übernahmen die gesamte Steuerlogik und Datenverarbeitung.
• Advantech Industrie-PCs: Ausgestattet mit der WINCC SCADA-Software boten diese PCs eine benutzerfreundliche Schnittstelle zur Überwachung und Steuerung des Prozesses.
• DELL-Server : Der Server wurde zur Datenspeicherung, Sicherung und Vernetzung verwendet.

Herausforderungen bei der Prozesssteuerung

Eine der größten Herausforderungen bei diesem Projekt bestand darin, die Papierspannung präzise zu steuern. Spannungsschwankungen können zu Papierrissen oder schlechter Qualität führen. Um dieser Herausforderung zu begegnen, wurde ein PID-Regelkreis implementiert, um die Geschwindigkeit des Papierherstellungsprozesses zu regulieren.

PID-Regelung zur Spannungsregulierung

Durch den Einsatz einer PID-Regelschleife konnte das System die Geschwindigkeit der Frequenzumrichter (VFDs) automatisch anpassen, um eine konstante Papierspannung aufrechtzuerhalten. Dadurch wurde sichergestellt, dass das Papier weder zu stark gespannt wurde noch durchhängt.

Weitere Überlegungen

Um die Präzision des Steuerungssystems weiter zu erhöhen, wurden folgende Maßnahmen ergriffen:

• PROFINET-Kommunikation: Die SPS und VFDs wurden über PROFINET, ein leistungsstarkes industrielles Ethernet-Protokoll, verbunden, um eine schnelle und zuverlässige Kommunikation zu gewährleisten.
• Spannungsregelung für jeden Abschnitt: Die individuelle Spannungsregelung für jeden Abschnitt des Papierherstellungsprozesses ermöglichte eine Feinabstimmung des Gesamtsystems.
• HMI der SMART-Serie: Obwohl das HMI der SMART-Serie nicht direkt mit der S7-1200-SPS kommunizieren konnte, wurde ein Router eines Drittanbieters eingesetzt, um die Kommunikationslücke zu schließen.

Abschluss

Die erfolgreiche Umsetzung dieses Automatisierungsprojekts zeigt die Leistungsfähigkeit und Flexibilität der S7-1200-SPS von Siemens bei der Bewältigung komplexer industrieller Automatisierungsherausforderungen. Durch die sorgfältige Berücksichtigung von Faktoren wie PID-Steuerung, Kommunikationsprotokollen und HMI-Auswahl konnten wir eine Lösung liefern, die die spezifischen Anforderungen des Kunden erfüllte und seine Erwartungen übertraf.

Einzigartige Einblicke

• PID-Steuerung: Der Einsatz der PID-Steuerung zur Spannungssteuerung ist in der Papierindustrie eine gängige Praxis, die spezifische Abstimmung der PID-Parameter kann sich jedoch erheblich auf die Leistung des Systems auswirken.
• PROFINET: Die Wahl von PROFINET als Kommunikationsprotokoll war entscheidend für die Gewährleistung einer schnellen und deterministischen Kommunikation zwischen den SPSen und VFDs.
• HMI-Auswahl: Die Wahl des HMI und die Verwendung eines Drittanbieter-Routers zur Kommunikation unterstreicht, wie wichtig es ist, bei der Auswahl von Automatisierungskomponenten die spezifischen Anforderungen der Anwendung zu berücksichtigen.

Zusätzliche Überlegungen für zukünftige Projekte

• Vorausschauende Wartung: Die Implementierung vorausschauender Wartungsstrategien kann dazu beitragen, Ausfallzeiten zu reduzieren und die Gesamtsystemzuverlässigkeit zu verbessern.
• Cybersicherheit: Da industrielle Steuerungssysteme zunehmend vernetzt werden, ist es wichtig, robuste Cybersicherheitsmaßnahmen zum Schutz vor Cyberangriffen zu implementieren.
• Cloud-Integration: Die Integration des Automatisierungssystems mit cloudbasierten Plattformen kann Fernüberwachung, Datenanalyse und Anwendungen für maschinelles Lernen ermöglichen.