Ein starkes Team präsentiert! Das Process Control System...

Erstellt: ADIRO Automatisierungstechnik GmbH, Klaus Kronberger Datei: PCS_Allgemein_Vortrag_KRO_de.PPT

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Ein starkes Team präsentiert!Das Process Control System von Festo

Didactic...


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Themenüberblick

• Kurzvorstellung von Adiro

• Marktüberblick zur Prozessindustrie

• Process Control System als Teil des Festo-Lernsystems

• Lernprojekt Betrieblicher Auftragam Beispiel einer Füllstandsregelstrecke

• Adiro Competence Center für Ihre Wünsche


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Kompetenz schafft VertrauenAdiro steht für die Gestaltung optimaler Lernumgebungen und industrieller Applikationen im gesamten Spektrum der Automatisierungstechnik.

Unser Team stellt Mitarbeiter für Planung, Engineering, Produktion und Services.

Seit März 2003 „Competence Center Process Automation“ für Festo Didactic.


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Was bietet Adiro als „Competence Center ProcessAutomation“ von Festo Didactic?

• Technischen Service

• Technisch-didaktische Dokumentationen

und Softwarelösungen

• Kundenberatung für das deutscheVertriebsnetz

• Workshops und Seminare

• Produktion

• Produktentwicklung


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Prozessindustrie Ausgangssituation

Die Prozesstechnik, ein Technikbereich der sehr verschiedenartige Prozesse und Verfahren umfasst. Dazu gehören z.B. die einfachen Grundprinzipien eines Wasserbehandlungsprozesses ebenso wie die Herstellung von Nahrungsmitteln und hochkomplexe biotechnische Prozesse.Kein anderer Technologiebereich ist in seinen Spezifikationen so ausgeprägt. Oft sieht es so aus, als seien unzählige verschiedene Komponenten und Systeme für die Lösung des gleichen Problems eingesetzt.


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Farben undLacke

Farben undLacke

Pharmazie,Kosmetik,

Biotechnologie

Pharmazie,Kosmetik,

Biotechnologie

Dünger,Landwirtsch.

Chemie

Dünger,Landwirtsch.

Chemie

PetrochemiePetrochemie

Papier und

PampePapier und

Pampe

Textilien und künstliche

Fasern

Textilien und künstliche

Fasern

Gummi, Kautschuk,Kunststoff

Gummi, Kautschuk,Kunststoff

Glas, BaustoffeGlas,

BaustoffeAndere Prozess-technologien

Andere Prozess-technologien

Energie-erzeugung Energie-

erzeugung

Thermische Prozesse

Thermische Prozesse

GießereienGießereien

Nahrungsmittel

(Puder & Paste)Nahrungsmittel

(Puder & Paste)

BrauereienBrauereien

Molkereien und

MilchprodukteMolkereien und

Milchprodukte

Andere GetränkeAndere Getränke

Prozessindustrie - Welt der Branchenvielfalt Wasser

Ver-/Ent-sorgung

Wasser

Ver-/Ent-sorgung

Wasser-aufbereitung

Wasser-aufbereitung

RecyclingRecycling

GebäudetechnikGebäudetechnik


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Verschiedenste Segmente und Kunden

Kommunales Marktsegment (Ab-) WasserbehandlungWasserversorgungEnergieerzeugung

Industrielles MarktsegmentPapierindustrie Chemie/ Petrochemie Pharmazie Nahrungsmittel und Getränke Automobilindustrie


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Verschiedenste Medien und Massenströme

• Nahrungsmittel wie: Schokolade, Milch, Joghurt, Bier, Alkohol …• Abwasser, Wasser, Dampf…• Papier, Pampe…• Chemikalien und pharmazeutische Medien • Erdgas, Benzin, Öl…• Schüttgüter: Mais, Reis, Zucker, Kunststoffgranulate etc.

Große Unterschiede in den Meßgrößen Füllstand, Durchfluß, Temperatur, Druck, Dichte, Feuchtigkeit usw.Große Anzahl an verschiedenen Konstruktionen, Materialien, Schnittstellen, Vorschriften, etc.


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Hinwendung von Festo zur Prozessindustrie

Spezielles Branchenmanagement vonFesto seit 01/2000

• Ziel: mehr Verständnis hinsichtlich Markt- und Kundenstruktur, Sprache und Anforderungen an die Produkte, da völlig verschieden zur bekannten Fertigungs-/Montageindustrie

• Angepasste Produkte für die Prozessindustrie, z.B. Produkte für Ex-Bereiche, spezielle Antriebe für Armaturen mit genormten Schnittstellen u.s.w.


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Das Lernsystem Automatisierungstechnik mit dem Process Control System

Bei aller Komplexität und Kompliziertheit der Prozesstechnik - am Anfang stehen die steuerungs- und regelungstechnischen Grundbegriffe.

Hier setzt das „Process Control System" an, ein Teil des Lernsystems „Automatisierungstechnik“ von Festo Didactic.

www.festo.com/didactic/de/ProcessAutomation


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Zielgruppen – Auszubildende und Fachkräfte• neu geordnete Berufe Elektroniker/-in, insbesondere die

Fachrichtung Automatisierungstechnik, bisher Prozessleitelektroniker/-in

• weitere Elektroberufe, z. B. Mechatroniker/-in, Mikrotechnologe/-in

• Berufe der Verfahrenstechnik, wie Verfahrensmechaniker/-in

für Kunststoff- und Kautschuktechnik, Glastechnik, Beschichtungstechnik

• Berufe der Nahrungsmittelproduktion, wie Fachkräfte für

Lebensmitteltechnik, Süßwarentechnik, Fruchtsafttechnik

• Chemieberufe, wie Chemielaborant/-in, Chemikant/-in, Pharmakant/-in

• Umwelttechnische Berufe, wie Fachkraft für Wasserversorgung, Abwassertechnik,

Rohr- Kanal- und Industrieservice

• Berufe der Biotechnik, wie Biologielaboranten, Biotechniker


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Wesentliche Lernziele

• Pneumatische Prozessantriebe montieren, verschlauchen, verrohren, verdrahten und in Betrieb nehmen

• Begrifflichkeiten der Prozesstechnik lernen, wie z.B. absperren, öffnen, schließen, regeln….

• Fließbilder und Dokumentationen lesen und erstellen

• Prozesse mittels PC bedienen und beobachten

• Feldbustechnik, z. B. PROFIBUS, kennen lernen und parametrieren

• Lernen und arbeiten anGesamtprozessen

• Prozesstechnische Anlagen aufbauen,

verrohren,verdrahten und in Betrieb

nehmen, überprüfen, warten undinstandhalten

• Elektrische und prozesstechnischeGrößen wie Temperatur,

Durchfluss,Druck, Füllstand messen, steuernund regeln

• Regelstrecken analysieren, Reglerparametrieren und optimieren

• SPS-Programme entwicklen,anpassen, parametrieren


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„Alles im Fluss...“ – Das Process Control System zum Lernen an kontinuierlichen Prozessen

• Füllstandsregelung

• Druckregelung

• Temperaturregelung

• Durchflussregelung

• Verbindungsstation

Praxisnahes Training macht die Abläufe transparent. Die Zusammenhänge

der industriellen Realität können auf überschaubarem Raum erlebtwerden.


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Die Stationen einzeln nutzen:

Jede Station hat ihren eigenen Regler. Ausbildung im Team von zwei oder drei Lernern ist damit möglich.


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Die Komponenten einer Stationkennen lernen

Wasser-Behälter

Proportional-ventil

Pumpe

Durchfluss-sensor

ReglerWagen

Profilplatte


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Elektrische Schnittstellen zur Ansteuerung nach Wunsch!

SPS-Ansteuerung, z.B. Siemens S7

Inbetriebnahme/Test mitder Festo Simulationsbox

PC-Ansteuerung mit Festo EasyPort, analog

Industrieregler Bürkert,= Standardregler,optional Siemens o.a.

2. Laborbuchsen, 4mm:- ext. Sollwertvorgabe W- Istwert X- Stellgröße Y

Anschluss externer Steuer/Regelgeräte über: 1. integriertes Analog-Terminal

oder


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Kompaktanlage mit Füllstands-, Durchfluss-,Druck- und Temperaturregelstrecken

• Offene elektrische Schnittstellen zurAnsteuerung mit SPS oder Geräten Ihrer Wahl

• Regelungstechnik: 4 Regelstrecken einzeln oder kaskadiert betreiben

• Steuerungstechnik: binäre Signale ermöglichen den Einsatz der Anlage schon beginnend mit der SPS-Grundlagenvermittlung

• Pneumatik im Zusammenhang mit Fließprozessen sehen und erleben


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Wechselnde und vielseitige Lernsituationen schaffen Kompetenz


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01 Lernprojekt Betrieblicher Auftrag

Das Projekt zeigt auf wie Sie Prozessautomation am Beispiel einer „Füllstandsstrecke“ betriebsnah

vermitteln können.

Auszug aus Lernprojekt Füllstandsstrecke


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Lernen in Projekten hat viele Effekte

Technische Lerninhalte

Arbeitsorganisation

Qualitätssicherung

Soziales Verhalten

>> Learning by Doing erzeugt eine hohe Lernmotivation!



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Arbeitsorganisation und Qualitätssicherung

Sauberkeit und Ordnung am ArbeitsplatzSystematisches VorgehenArbeitseinteilungZeitplanung soll (Ausbilder kann z.B. eine Streßsituationenreinbringen), Zeiterfassung - Soll/ist-Vergleich mit Ableitung der Auswirkungen auf die WirtschaftlichkeitStücklistenerstellung / Kalkulation (im Handwerk schon immer selbstverständlich...)

Prüfprotokolle ausfüllen – Verantwortung übernehmen!KVP Verbesserungsvorschläge ableiten



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Lernprojekt „Füllstandsstrecke“ – Prozesstechnik zum AnfassenVerlangt der Einstieg in die Regelungstechnik wirklich umfangreiche mathematische Kenntnisse?

Wir sagen nein!

Praxisgerechte Qualifizierung heißt bei uns:Zuerst „Lernen durch Handeln“ und die wirkungsmäßigen Zusammenhänge in einem Regelkreis erfassen.Darauf aufbauend werden später die notwendigen Erkenntnisse über Formeln und Rechenverfahren gewonnen. Auszug aus Lernprojekt Füllstandsstrecke


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Füllstände aus dem täglichen Leben

• Motorenölstand

• Fahrzeug betanken

• Maßkrug auf dem Oktoberfest

• Toilettenspülung

• Badewanne



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FüllstandsregelstreckeDie Füllstandsregelstrecke besteht im Versuchsstand aus zwei über Rohrleitungen und Pumpe verbundene Behälter, die sich in verschiedenen Höhen befinden .

Das Wasser wird über die Pumpe durch Rohrleitungen von unten in den oberen Behälter gefördert und kann von dort mittels Schwerkraft über Rohrleitungen wieder in den unteren Behälter frei zurückströmen.

Die Automatisierungsaufgabe besteht darin, den Wasserstand im oberen Behälter zu regeln.

Quelle: Process Control System Arbeitsbuch, Festo Didactic


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Übersicht Projektierung prozesstechn. AnlagenLastenheft/Pflichtenheft

Prozessbeschreibung, Randbedingungen wie z.B. UmweltschutzBeginn der Terminplanung und –überwachungEntwicklung der Fließbilder

GrundfließbildVerfahrensfließbildRohrleitungs- und Instrumentenfließbild (RI-Fließbild)

Erstellung der FunktionspläneAuslegung der prozesstechnischen Anlage

UmweltschutzbedingungenSpezifikationen aller AusrüstungenEMSR – Stellenplan-grob

EMSR – DetailplanungVerdrahtungs- und KlemmenpläneMontagepläne

AufstellungsplanungBeschaffungMontage, Inbetriebnahme und Abnahme der Anlage



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Stückliste zur Station - Grundaufbau 2#2

Projekt Direktverdrahtung der Pumpe

E / A -Terminal13403518

I/O-SIM, Simulationsbox digital/analog152686319

Netzanschlusskabel für I/O-SIM digital/analog in Pos.19 enthalten

116709220

SysLink-Kabel, zur Verbindung von EduTrainer mit EasyPort116710621

Verdrahtungskanal400 mm30205617

Hutschiene TS 35, Höhe 7,5 mm220 mm30152516

Kugelhahn117071614

Pumpe117071215

Projekt Mechanischer Aufbau der Füllstandsstrecke

Nutenstein/Hammermutter M5316.3

Unterlegscheiben DIN 9021 A 5.3316.2

Zylinderschrauben M5 x 10316.1

BenennungMengeBest. – Nr.Pos. Auszug aus Lernprojekt Füllstandsstrecke


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Beschriftung der BauteileBeschriften Sie die Bauteile gemäß Schaltplan bzw. RI-Fließbild

X 3Analogterminal24

X 1Motorregler23

X 2E / A -Terminal18

P 1Pumpe15

V 3Kugelhahn14

V 2Handventil, Ablauf13

V 1Handventil, Zulauf13

B 2Oberer Behälter2

B 1Unterer Behälter2

Betriebsmittel-kennzeichnung(BMK)

BauteilbezeichnungPos.



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Montage der Profilständer,2 Stück

Die Zahlenhinweise entsprechen der Positionsnummer der Stückliste.

3

66

4

300

303

303

6



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Behälter montieren

Der obere Behälter wird mittig zum Profilsystem ausgerichtet.

Der untere Behälter wird bündig mit der Profilplatte ausgerichtet.Auszug aus Lernprojekt Füllstandsstrecke

30


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Station 2#4 aufbauen und verrohren

75 mmc100 mmb55 mmaRohrlängePos.

a

b c



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Erkenntnisbehälter aufgefüllt ?

Nach Montagevorlagen arbeitenEin flexibles Anlagensystem kennen lernenKomponenten der Prozesstechnik kennen lernen



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06 El. Verdrahtung der Pumpe mit Motorregler



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Welche elektrischen Signale gibt es?

Welche Einheitssignale nutzen weltweit die Hersteller von Automatisierungssystemen

binäre Signale• 0V / 24V• TTL-Pegel 0V / 5V

analoge Signale• 4...20 mA• 0...20 mA• 0...5 mA• 0...5 V Auszug aus Lernprojekt Füllstandsstrecke

•-5V...+5V• 0...10 V• -10 V...+10 V


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Inbetriebnahme der Station 4#5

0 – 10 V

~0 – 24 V

Zur Regelung der Motordrehzahl mit der SIM-Box analog muss der Wahlschalter auf Stellung UA1 gestellt werden. Danach kann mit dem Drehpotentiometer 1 ein analoger Spannungswert zwischen 0-10 V vorgegeben werden. Dieser Wert wird vom Motorregler (Leistungsteil) in eine Spannung zwischen 0-24 V gewandelt und damit die Motordrehzahl variiert.

Wahlschalter

4323

424121 22

44 4524 25

13

33

11 12

3231

14 15

34 35

Motor - Regler Variocompact14 15

Motorpumpe

Drehpotentiometer 1



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Erkenntnisbehälter aufgefüllt ?

Elektrischer Anschluss von Komponenten der ProzesstechnikInbetriebnahme einer prozesstechnischen AnlageFunktionstest einer prozesstechnischen AnlageArbeiten mit Checkliste bzw. PrüfprotokollElektrische Antriebstechnik mit MotorreglernUmgang mit flüssigen ProzessmedienAnalogtechnik/AnalogwertverarbeitungArbeitsweise eines Reglers



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Adiro - Competence Center - für Ihre Wünsche!

Erfüllung von Sonderwünschen:

• Dosieren

• Kühlen

• Rühren / Mischen

• Destillieren

• Filtern

• usw.

Wir beraten Sie:

• Prozessorientiert

• Lernzielorientiert

• Methodenorientiert


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Station Dosieren verbindetdas Process Control Systemmit MPS von Festo !

• PC-Ansteuerung über Easy Port / PLCSIMund Original Siemens Step7

• Füllstandsensor mit 2 Ausgängen,analog und digital, Teach in

• Dosierventil

• Transportband mit Lichtschranken und Modul Vereinzeler


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Prototyp Station Kühlen

• Wasser-Luftkühler mit Temperatursensorik

• Zwei automatisch umschaltbare Kühlkreisläufe

• Verschieden pneumatische Antriebsprinzipien

• Koppelung mit Standard-Prozesstechnik-Stationen von Festo Didactic möglich


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Prototyp Station Kühlen - Seitenansichten


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Prototyp Station Kühlen – Pneumatische Schwenkantriebe mit Kugelhahnarmaturen

• Pneumatischer SchwenkantriebTyp DAPS-Doppelschwinge-Joch-Antrieb (Scotch Yoke)mit 5/2-Wegemagnetventilund Endtasteranbau

• Pneumatischer SchwenkantriebTyp DRD Zahnstange-Ritzel-Antrieb(Rack & Pinion)mit 5/3-Wege-Magnetventil und analoger Stellungsabfrage mittels Drehpotentiometer


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Vernetztes Process Control System

Die Vernetzung der Anlage ist in Profibus ausgeführt.

WINCC von Siemens und Intouch von Wonderware sind die Software-Standardlösungen.


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Lernen im Prozess -IT-Technik mit praktischem Hintergrund

Das System eignet sich hervorragend zur Prozessvisualisierung und damitauch für Remote Control per Internet.

Daneben können umfassende PC-Kenntnisse vermittelt und angewendet werden.


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Danke für IhreAufmerksamkeit !

Klaus Kronberger

ADIRO Automatisierungstechnik GmbHLimburgstr. 40

73734 EsslingenTel.++49(0)711/91 99 04-0

Fax: ++49(0)711/91 99 04-8 o. –60Email: [email protected]

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