SCADA-Überwachungssystem für die Polypropylen-Garnproduktion: Farbkonsistenz, Rezeptverwaltung und Qualitätsberichte

Sielco Sistemi — 11/09/2018

Aufgrund des anspruchsvollen Herstellungsprozesses, den Polypropylen -Garne erfordern, hat die Technologie ein entscheidendes Gewicht; die Überwachungssteuerung des gesamten Herstellungsprozesses ermöglicht es, jede Farbe zu produzieren und sie auch nach vielen Monaten konsistent zu reproduzieren. Das Überwachungssystem stellt sicher, dass alle Produkteigenschaften (Drehungen, Titer, Zähigkeit, Stabilisierung, ...) den vom Kunden geforderten technischen Spezifikationen genau entsprechen, was eine Produktstandardisierung mit einer daraus resultierenden Reduzierung der Produktions- und Lieferzeiten ermöglicht.

Hinter dieser Zuverlässigkeit steht eine mehrstufige Automatisierungsarchitektur, die auf SCADA -Technologie (Supervisory Control and Data Acquisition) aufbaut. Eine moderne SCADA-Plattform zeigt weit mehr als nur Werte auf einem Bildschirm: Sie erfasst kontinuierlich Prozessdaten aus dem Feld, vergleicht sie mit den Rezeptvorgaben, löst in dem Moment einen Alarm aus, in dem ein Parameter die Toleranz verlässt, und archiviert jede Messung zur Sicherstellung von Rückverfolgbarkeit und Qualitätsaudits. Bei Polypropylen-Garnlinien, bei denen Farbübereinstimmung und mechanische Eigenschaften über sehr lange Produktionsläufe stabil bleiben müssen, ist diese kontinuierliche Datenerfassung das, was aus einer Ansammlung unabhängiger Maschinen ein einziges, koordiniertes Produktionssystem macht.

Alle Phasen des Herstellungsprozesses — Dosierung von Polymer und Farbe, Erhitzung, Extrusion, Stabilisierung und abschließende Aufwicklung mit automatischem Spulenwechsel — werden ständig vom Überwachungssystem kontrolliert. Die Dosiergenauigkeit bestimmt die Farbwiederholbarkeit von Charge zu Charge, da bereits kleine Abweichungen im Pigmentverhältnis mit dem bloßen Auge erkennbar sind. Die Heizprofile müssen innerhalb enger Bänder gehalten werden, um die Polymerschmelze homogen zu halten, bevor sie die Düse erreicht. Die Extrusion formt die geschmolzene Polymermasse unter genau überwachtem Druck und Temperatur zu kontinuierlichen Filamenten, und jede Abweichung in dieser Phase wirkt sich direkt auf Zähigkeit und Titer des Garns aus. Die Stabilisierung fixiert anschließend die molekulare Orientierung und die während der Extrusion erreichten dimensionalen Eigenschaften, sodass das Garn seine mechanische Leistung während der Lagerung und bei nachfolgenden Verarbeitungsschritten wie Weben oder Tuften beibehält. Schließlich sorgt die Aufwicklungsphase — mit ihrem automatischen Spulenwechsel — dafür, dass die Linie auch während des Austauschs voller Spulen ohne Unterbrechung weiterläuft, wodurch die Produktionsverluste vermieden werden, die ein manueller Wechsel in einem kontinuierlichen Prozess verursachen würde.

Dank verschiedener serieller Kanäle mit geeigneten Protokollen kommuniziert das Überwachungssystem mit allen Steuergeräten der Linie: SPS (speicherprogrammierbare Steuerungen, häufig von etablierten Herstellern wie Siemens SIMATIC S7 ), Temperatur- und Druckreglern, Motorantrieben und Prozessanzeigen. Die Kommunikation stützt sich üblicherweise auf weit verbreitete Industrieprotokolle wie Modbus neben proprietären seriellen Verbindungen, die es der Überwachungsebene ermöglichen, in Echtzeit Dutzende von Feldgeräten abzufragen, ohne das Anlagennetzwerk zu überlasten. Genau diese Fähigkeit, heterogene Geräte zu integrieren, erlaubt es einer einzigen Überwachungsplattform, eine komplette Garnlinie — Dosierer, Extruder, Öfen und Aufspuler — zu überwachen, die über die Jahre mit Geräten unterschiedlichen Alters und unterschiedlicher Hersteller aufgebaut wurde, ohne den Hersteller zu einem kostspieligen, kompletten Hardwareaustausch zu zwingen.

Die Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) ist einfach, schnell und effektiv. Sie zeigt Anlagenvorlagen mit unterschiedlichen Detailstufen an — von einer Übersichtsdarstellung der gesamten Linie bis hin zum Detail einer einzelnen Extrusionszone —, sodass der Bediener nahtlos von einer Gesamtübersicht zu einem detaillierten Diagnosebildschirm wechseln kann. Sie gibt eine sofortige Signalisierung bei jedem neuen Alarm oder anormalen Zustand, mit nach Priorität geordneten Alarmleisten, die dem Bediener helfen, zuerst auf die kritischsten Abweichungen zu reagieren, ohne von geringfügigen Meldungen überflutet zu werden. Sie ermöglicht außerdem die Verwaltung von Arbeitsrezepten, organisiert nach Kunde oder Artikel, sodass ein Produktwechsel zu einer einfachen Operation des Ladens eines validierten Rezepts wird, statt Dutzende von Sollwerten manuell einzugeben — eine Funktion, die die Umrüstzeit direkt verkürzt und das Risiko menschlicher Fehler auf Linien verringert, die in einer einzigen Woche Dutzende verschiedener Farben und Artikel produzieren können.

Über die Echtzeitsteuerung hinaus liefert das System Qualitätsberichte mit grafischen Trends aller wesentlichen Prozessvariablen. Diese historischen Trends erlauben es Prozessingenieuren, eine nachgelagert festgestellte Qualitätsabweichung mit den genauen, Stunden oder Tage zuvor aufgezeichneten Prozessbedingungen zu korrelieren, wodurch die Fehlersuche von einer empirischen Tätigkeit zu einer datenbasierten Analyse wird. Diese strukturierte Datenerfassung ist auch das, was Polypropylen-Garnlinien mit den umfassenderen Industrie-4.0-Initiativen kompatibel macht: Auf Maschinenebene erfasste Produktionsdaten können werksweite Dashboards, MES-Systeme und Langzeitanalysen ohne zusätzliche manuelle Dateneingabe versorgen und so die Verbindung zwischen Shopfloor und Managementberichten schließen.

Zusammengenommen führen diese Fähigkeiten zu greifbaren wirtschaftlichen Vorteilen: konstante Farbe und mechanische Eigenschaften über Chargen hinweg, schnellere und zuverlässigere Umrüstungen zwischen Artikeln, vollständige Rückverfolgbarkeit für Qualitätsaudits und eine messbare Reduzierung sowohl der Produktions- als auch der Lieferzeiten. Für Garnhersteller, die in den Märkten für technische Textilien, Geotextilien und Industriegewebe konkurrieren, ist genau diese Kombination aus Prozesskontrolle, Datentransparenz und Rezeptverwaltung das, was es einer einzigen Produktionslinie ermöglicht, viele Kunden mit Sicherheit zu bedienen, ohne auf die Standardisierung zu verzichten, die ein Geschäft mit großen Volumina und wiederkehrenden Aufträgen erfordert.

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