SCADA für Ziegel- und Keramiköfen: Überwachung und Steuerung des kontinuierlichen und intermittierenden Brennens

Sielco Sistemi — 11/09/2018

Sielco Sistemi hat eine Familie von Anwendungen für die Überwachung und Steuerung von Ziegel- und Keramiköfen entwickelt, die Brennlinien, die früher auf separate Messgeräte, Papierschreiber und manuelle Betriebsbücher angewiesen waren, in einer einzigen, zusammenhängenden Ansicht zusammenführen. Diese Systeme ermöglichen es dem Anlagenpersonal, wichtige Prozessvariablen — Temperatur, Druck, Verdünnung und mehr — zu steuern und in zeitbezogenen Diagrammen zu analysieren, während Wiederholbarkeit und Produktionsqualität durch strukturiertes Produktionsrezeptmanagement und automatische Chargenberichte sichergestellt werden. Winlog Evo ist die SCADA/HMI-Plattform hinter dieser Familie von Ofenanwendungen, einsetzbar an einer einzelnen Brennlinie oder skaliert über eine gesamte Keramik- oder Ziegelproduktionsanlage, von einem kleinen handwerklichen Betrieb bis zu einem industriellen Standort mit mehreren Öfen im 24-Stunden-Betrieb.

Überwachung von Prozessvariablen und zeitbezogene Trenddiagramme

Ein Brennzyklus, ob für Strukturziegel, Dachziegel, Sanitärkeramik oder Feinkeramik, hängt von eng kontrollierten Prozessvariablen ab, die während des gesamten Ofendurchlaufs miteinander interagieren: dem Temperaturprofil entlang des Tunnels oder der Kammer, dem internen Druck und den Luft- oder Gas-Verdünnungsverhältnissen, die die Atmosphäre bestimmen, der das Produkt ausgesetzt ist. Anstatt diese Werte an lokalen, entlang des Ofens verteilten Instrumenten abzulesen, überwachen Bediener sie von zentralisierten Übersichtsbildschirmen aus, wobei jeder Messwert protokolliert und auf zeitbezogenen Diagrammen angezeigt wird, sodass eine Abweichung einer Variablen mit den anderen korreliert werden kann, sobald sie auftritt, statt später aus Papierstreifen rekonstruiert zu werden. Da Kommunikationstreiber sich mit den OPC-UA- und Modbus-Netzwerken verbinden, die die meiste Ofeninstrumentierung und Brennersteuerungen bereits verwenden, können vorhandene Thermoelemente, Druckmessumformer und Gasstrecken-SPS in der Regel integriert werden, ohne die Feldgeräte zu ersetzen, und die Liste unterstützter Geräte macht es einfach, die Kompatibilität zu prüfen, bevor eine neue Brennlinie zum Projekt hinzugefügt wird.

Produktionsrezepte und Chargenberichte für wiederholbare Qualität

Dieselbe Massezusammensetzung zweimal zu brennen und zwei unterschiedliche Ergebnisse zu erhalten, ist der klassische Fehlermodus beim Ofenbetrieb, weshalb Produktionsrezeptmanagement im Zentrum dieser Anwendungen steht. Ein Rezept erfasst das gesamte Brennprofil — Rampenraten, Haltetemperaturen, Verdünnungs-Sollwerte, Zyklusdauer — als wiederverwendbaren, versionierten Parametersatz, statt etwas, das der Bediener bei jeder Schicht aus dem Gedächtnis oder von einer Papierkarte neu eingibt. Sobald ein Rezept geladen ist, setzt das System es konsistent über jede Charge hinweg durch, und jeder Durchlauf wird mit einem automatischen Chargenbericht abgeschlossen, der dokumentiert, welche Sollwerte verwendet wurden, wie genau die tatsächliche Kurve ihnen folgte und wo Abweichungen auftraten. Dadurch werden Wiederholbarkeit und Produktionsqualität von etwas, das von der Erfahrung des Bedieners abhängt, zu etwas, das das System selbst garantiert und dokumentiert — wichtig sowohl für die eigene Qualitätskontrolle der Anlage als auch, um Kunden, die einen Lieferanten auditieren, Konsistenz nachzuweisen.

Kontinuierliche Öfen: aktuelle versus theoretische Temperaturkurve

Bei Anwendungen für kontinuierliche Öfen — der weit verbreiteten Tunnelofen-Konfiguration für die Hochvolumenproduktion von Ziegeln und Fliesen — bewegt sich das Produkt stetig durch feste Vorwärm-, Brenn- und Kühlzonen auf Wagen oder Rollen. Hier kann das System die aktuelle und theoretische Produkttemperaturkurve nebeneinander anzeigen, sodass Bediener sofort überprüfen können, ob der laufende Prozess dem im Rezept definierten Referenzprofil folgt, statt zu warten, bis eine Charge entladen wird, um einen Brennfehler zu entdecken. Da der Vergleich kontinuierlich und visuell erfolgt, zeigt sich eine langsame Temperaturabweichung in einer Zone — ein verschmutzter Brenner, eine sich ändernde Wagengeschwindigkeit, ein Luftleck — als sichtbare Lücke zwischen den beiden Kurven, lange bevor sie sich als abgelehnte Charge am Ofenausgang zeigen würde, was den Bedienern die Vorlaufzeit gibt, den Prozess zu korrigieren, während das betroffene Produkt sich noch im Ofen befindet.

Intermittierende Öfen: Aufbau der Temperatur- und Luftverdünnungskurve mit Bildschirmvorschau

Bei Anwendungen für intermittierende Öfen — periodische Öfen oder Herdwagenöfen, die typischerweise für eine Keramikproduktion mit geringerem Volumen oder speziellerer Art verwendet werden — gibt es keine feste, kontinuierlich laufende Referenzkurve, sodass das System den Bedienern stattdessen erlaubt, die Temperatur- und Luftverdünnungskurve aufzubauen, die der Ofen für einen bestimmten Brennzyklus tatsächlich ausführen wird, mit einer vollständigen Bildschirmvorschau vor Zyklusbeginn. Rampensegmente, Haltezeiten und Verdünnungsänderungen können mit den Entwicklungswerkzeugen der Plattform grafisch zusammengestellt und überprüft werden, was das Risiko verringert, vor dem eigentlichen Brand einen für eine empfindliche Glasur oder ein dickwandiges Stück ungeeigneten Zyklus zu programmieren. Nach der Freigabe wird dieselbe Kurve sowohl zum Sollwertprofil, dem der Ofen folgt, als auch zur Referenz, an der der Chargenbericht gemessen wird, wodurch sich der Kreis zwischen der Planung eines Brennzyklus und der Überprüfung, dass er wie vorgesehen abgelaufen ist, schließt.

Brennergas, elektrische Energie und vernetzte Client/Server-Architektur

Das Brennen von Ziegel- und Keramikprodukten ist energieintensiv, daher können die Systeme optional den Verbrauch von Brennergas und elektrischer Energie steuern und messen und ihn aufgeschlüsselt nach Produktionslauf oder Anlagenteil melden — ein bestimmter Ofen, eine Vorwärmzone, eine Ventilator- oder Pumpengruppe. Diese Granularität lässt das Management erkennen, wo Energie tatsächlich verbraucht wird, was sowohl für die Kostenkontrolle als auch für die Art von Energieeffizienz-Benchmarking wichtig ist, das Anbieter von industriellen Brenner- und Verbrennungsanlagen zunehmend in ihre eigenen Steuerungssysteme integrieren; es liefert Anlagenverantwortlichen zudem die Daten, um Investitionen in Brenner-Upgrades oder Wärmerückgewinnungsprojekte anhand von Zahlen aus der tatsächlichen Brennhistorie statt aus Schätzungen zu begründen. Alle diese Anwendungen können in ein einziges TCP/IP-Protokollnetzwerk mit Client/Server-Struktur integriert werden, sodass eine Anlage mit mehreren Öfen, mehreren Brennlinien oder mehr als einem Produktionsstandort von einer oder mehreren Webserver-Stationen aus überwacht werden kann, wobei Ingenieure die Konfiguration einer entfernten Linie prüfen oder anpassen können, ohne physisch an diesem Ofen anwesend sein zu müssen.

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