Technische Lösungen 

Auf dieser Seite sind Beispiele aus unserem bewährten Angebotsspektrum für den Einsatz von technischen Lösungen, die wir für unsere Kunden realisier haben, symbolisch dargestellt.
Im oberen Teil finden Sie Beispiele von wägetechnischen Lösungen, mit dem Schwerpunkt „Dosierungen“, gefolgt von weiteren wägetechnischen Lösungen wie Materialflussregelung, Elektronik für Fahrzeugwaagen, Kontrollwaagen oder Ansteuerungen von Ventilen für Lagerbehälter mit Bestandsführung. Die meisten technischen Lösungen sind miteinander kombinierbar.
Zu Beginn unserer Aktivität auf dem Markt wurden hauptsächlich freiprogrammierbare Wägeterminals (Controller) eingesetzt. Aktuell werden die meisten Lösungen mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS), die mit einem PC kommuniziert, verwirklicht. Diese Aufbauweise ermöglicht kostengünstigere Lösungen bei gleichzeitig höherer Flexibilität.
Für Bedienungs-, Visualisierungs- und Dokumentationszwecke werden kundenspezifische Programme eingesetzt.
Sind eichfähige Lösungen erforderlich, dann werden eichfähige Wägeindikatoren die über Schnittstellen (Netzwerk, RS232,…) mit einem PC und/oder einer SPS kommunizieren, eingesetzt. Für Vergleichs- und Rückverfolgbarkeitszwecke werden die eichfähig erfassten Gewichtswerte in einem eichfähigen Alibi-Speicher gespeichert. Diese Funktionsweise bietet eine große Flexibilität, Ersatz von bestimmten Teilen unabhängig vom Lieferanten und weitgehende Änderungen von Funktionen (z.B. Änderung des Wiegescheinlayouts) ohne dass eine Eichmarke geöffnet werden braucht.
Im unteren Teil der Seite sind anonymisierte Beispiele von Programmabbildungen, die bei unseren Kunden eingesetzt wurden, zu sehen.

Weiter informationen erteilt:

Dipl.-Ing. und Ökonom, Artur Kurhofer, Obere Ostenbachstr. 3 , 34560 Fritzlar-Ungedanken
Tel.: 05622.7159567, Mobil : 0175. 2742756, eMail: a.kurhofer@t-online.de

Sparte: Wägetechnik, Prozessautomatisierung

Standard-Dosierung mit PC

In vielen Produktionsprozessen werden Rohstoffe bzw. Zwischenprodukte verarbeitet. Für die Herstellung von weiteren Zwischen- bzw. Fertigprodukten werden Dosierungssysteme eingesetzt. Ein Standard-Dosierungssystem besteht aus einem auf Wägezellen aufgebauten Reaktor bzw. Mischer und einem Wägecontroller oder einer SPS (speicherprogrammierbaren Steuerung). Im Wägecontroller oder der SPS sind Komponenten mit den zugehörigen Parametern gespeichert. Komponenten sind sowohl Materialien wie auch Verfahrensschritte wie Produktionspause z.B. für die Entnahme einer Probe, Mischer oder Heizung einschalten, warten bis Druck erreicht wurde. Die Material-Komponenten verfügen über folgende Parameter: Dosierungsmodus, Fein-Vorabschaltwert, Grob/Fein-Umschaltung, Toleranzband, Mindestflussmenge pro Zeiteinheit, Ruhezeit.
Im Wägecontroller oder der SPS mit einer Voerbindung zum PC werden mehrere Datenbanken verwaltet: Komponenten, Rezepturen, Verbrauchs-, Produktions- und Bestandsmengen. Über die digtalen Ausgänge können Ventile, Dosierschnecken, Pumpen, Mischer oder Alarme geschaltet werden. Der Wägecontroller kann eigenständig oder in Verbindung mit einem Terminal bzw. PC benutzt werden.

Staffel-Dosierung mit PC
Sollen in einem Produktionsprozess sehr große und sehr kleine Komponenten genau dosiert werden, dann kann zwischen den Vorratsbehältern und dem Mischer ein kleiner Wägetrichter auf empfindlichen Wägezellen angebracht werden. So können kleine Mengen mit hoher Genauigkeit dosiert werden, und bei großen Mengen wird der Wägetrichter mehrfach aufgefüllt und entleert. Die Materialien können problemlos einem laufenden Mischer in einer beliebigen Reihenfolge zugeführt werden, was die Mischeffektivität erhöht.

Mehrwaagen – Dosierung mit PC
Besteht ein Produktionsprozess aus vielen sehr unterschiedlichen Komponenten, kann die Dosierung auf mehrere Waagen, die an eine SPS angeschlossen sind, verteilt werden. Die Dosierungen werden auf den jeweiligen Waagen parallel abgearbeitet. Damit wird der Produktionsprozess wesentlich verkürzt. Es besteht die Möglichkeit einige Komponenten für die nachfolgende Waage zu dosieren, bereits wenn die laufende Charge noch gemischt wird, und somit den Durchsatz zu erhöhen. Die Bedienung, Visualisierung und die Datenverarbeitung findet im PC statt.

Mehrzellenwaage
Produkte die aufgrund ihrer Größe wie z.B. Kohle, Schrott, Rüben... nicht genau dosiert werden können, aber genaue Mengen erwünscht sind, werden in Teilmengen (in diesem Beispiel zu je einem Drittel der Sollmenge) in einige (in diesem Beispiel sechs) Zellen dosiert. Die Software verwaltet die Mengen der einzelnen Zellen. Anschließend werden die Zellen entleert deren Inhalte in Summe innerhalb eines festgelegten Toleranzbandes liegen und dem Sollwert am nächsten entsprechen.
Beispiel:
Sollmenge = 1000 kg
Zelle 1 = 331 kg, Zelle 2 = 318 kg Zelle 3 = 327 kg
Zelle 4 = 342 kg, Zelle 5 = 351 kg Zelle 6 = 339 kg
Entleert werden die Zellen 1,2 und 5.
Bei der Befüllung jeder Zelle, werden die in den anderen Zellen vorhandenen Produktmengen berücksichtigt.
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Kompensation einer Störgröße

Beeinflußt eine physikalische Größe wie z.B. Druck, Temperatur oder Neigungswinkel reproduzierbar das Gewicht, so kann diese Größe dem programmierbaren Terminal zugeführt werden, der entsprechend einer Berechnungsformel oder hinterlegten Wertetabelle das richtige Gewicht errechnet und darstellt.
In der Zeichnung ist sinnbildlich eine Anlage dargestellt in der ein feuchtes Material dosiert wird. Erforderlich ist aber eine genaue Menge der Trockenmasse. Dem programmierbaren Terminal wird kontinuierlich der Feuchtigkeitswert zugeführt und entsprechend dem errechneten Feuchteanteil wird die zu dosierende Menge erhöht.

Annahmewaage

Große Materialmengen, die per Schiff, Bahn oder LKW angeliefert werden, werden in einem Wägebehälter eichfähig gewogen. Dabei wird der Wägebehälter zyklisch befüllt, das Gewicht registriert, und anschließend entleert. Die durchgelaufene Menge wird kontinuierlich auf der Anzeige dargestellt und gedruckt. Die Waage erfasst über digitale Eingänge alle erforderlichen Signale wie Max-Melder, Freigabe, Ventilstellungen... und über die digitalen Ausgänge steuert die weiteren Anlagenteile wie Pumpen, Ventile, Transportschnecken, Förderbänder...
Zur Durchsatzerhöhung können Vor- und Nachbehälter montiert oder eine Umschaltung auf einen zweiten Wägebehälter installiert werden.
Besondere Vorteile der Annahmewaage sind:
- große und kleine Mengen können genau über dieselbe Waage gewogen werden
- Anlage besteht aus kleineren Behältern; Platz- und Kostenersparnis
- weniger Aufwand beim Kalibrieren, Justieren und Eichen

Verladewaage

An einer Verladewaage wird eine große Materialmenge, die aus mehreren Komponenten bestehen kann, durch Aufteilung in kleine Teilmengen zügig verwogen, in dem ein Wägebehälter mehrfach befüllt und anschließend entleert wird. Damit eine Verladung sowohl rasch als auch genau durchgeführt wird, wird zu Beginn der Materialfluss auf einen möglichst hohen Durchsatz optimiert, und bei den beiden letzten Teilmengen auf Genauigkeit. Beispiel eines Ablaufes einer Verladung in einem Futtermittelwerk:
Meßbereich der Waage: 600.0 kg,   gewünschte Futtermenge: 5000.0 kg
Rezeptur: Weizen 45,0%, Bohnen 22,0%, Mais 31,0%, Vitamine 2,0%
Ablauf:
Weizen 561.8 kg, Bohnen 550.8 kg, Mais 516.4 kg, Vitamine 99.8 kg,  Weizen 564.2 kg, Bohnen 549.4 kg, Mais 517.6 kg, Weizen 562.4 kg,
Mais 516.2 kg, Weizen 561.6 kg.
Durch die festgelegte Reihenfolge der Komponenten werden die Materialien beim Verladen gemischt.
Im PC werden Materialdaten, Rezepturen, Kundenadressen und Statistiken verwaltet.

Abfüllwaage

Zahlreiche flüssige, pulverförmige oder granulate Produkte werden für Handelszwecke in Fässer, Eimer, Dosen, Kanister oder Flaschen abgefüllt. Die elektronische Waage steuert die vollständige Abfüllung inklusive der Lanze bei schäumenden Flüssigkeiten.
Die Abfüllwaage verfügt über alle Funktionen einer Dosierungswaage wie Optimierung der Grob- und Fein-Abschaltung, Toleranz- und Flussüberwachung, Statistiken.
Selbstverständlich können an die Waage auch (Etiketten-)Drucker oder zusätzliche Anzeigen angeschlossen werden.
Für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen kann an der Abfüllanlage statt des Wägeterminals ein geeignetes Anzeigeterminal installiert werden, welcher wie die Plattformwaage vom Wägeterminal, welches in einem nicht explosionsgefährdeten Bereichen installiert wird, versorgt wird.

Verwogenes Förderband

In vielen Firmen stellt sich oft die Forderung bei Transport von Schüttgütern die Materialmengen zur Optimierung von Prozessen, zur Kostenermittlung des Rohstoffverbrauchs oder zur Bilanzierung von Vorräten, gewichtsmäßig zu erfassen.
In der hier dargestellten technischen Lösung erfaßt die Wägezelle mit der Auswerteelektronik kontinuierlich die Schüttgutmenge auf dem Transportband und integriert sie über die Bandgeschwindigkeit. Die aktuell geförderte Menge pro Zeiteinheit sowie die durchgelaufene Menge werden auf der Anzeige dargestellt, und stehen über Schnittstellen weiteren Auswerteeinheiten zur Verfügung.
In einer erweiterten Anwendung kann diese Lösung auch als Dosierbandwaage mit Vorgabe eines Sollwertes oder als Regler für die Aufgabestelle, um einen konstanten Materialstrom zu erhalten, eingesetzt werden.

Big-Bag – Waage

Ein Big-Bag wird aus einem Vorratsbehälter mit Material befüllt. Die elektronische Waage steuert alle Dosier- und Zuführorgane, verwaltet alle relevanten Daten und kann über Schnittstellen, Feldbusse oder Ethernet angesteuert werden.
Über einen analogen Ausgang kann ein Proportionalventil, eine regelbare Schnecke oder Zellenradschleuse kontinuierlich angesteuert werden. Damit wird eine hohe Genauigkeit auch bei rascher Befüllung gegeben. Sonderfunktionen wie z.B. Rüttelpausen beim erreichen von ½ und ¾ der Befüllmenge stellen kein Problem dar.

Materialflussregelung

In vielen Produktionsprozessen ist es erforderlich flüssige, pulverförmige oder granulate Produkte kontinuierlich mit einer festgelegten Menge pro Zeiteinheit zuzuführen. In der hier dargestellten Applikation wird das in dem Wägebehälter sich befindende Material mit einem regelbaren Förderorgan gleichmäßig ausgetragen. Nach dem Unterschreiten eines festgelegten Minimum-Gewichtes im Wägebehälter, wird der Wägebehälter automatisch aufgefüllt. In dieser Zeit wird das Material kontinuierlich weiter ausgetragen. So entsteht ein gleichmäßiger ununterbrochener Materialfluss.
Die Genauigkeit und Gleichmäßigkeit der Austragung ist abhängig vom Förderorgan (Proportionalventil, Pumpe, Schnecke, Zellenradschleuse, Rüttelrinne...), dem mechanischen Aufbau und dem Material. In der Praxis liegt die mathematische Abweichung des Materialflusses zwischen 1,0% und 0,1% vom Sollwert.

Merkmale:
PID-Regler  ●  Selbstoptimierung der Regel-Parameter  ● zusätzliche Parameter für Materialflussregelung  ●  Anzeige des aktuellen Flusswertes,  der ausgetragenen Materialmenge und des Stellwertes  ● automatisches Auffüllen  ●  Alarmausgänge:
Minimum, Maximum, Flussistwert außerhalb des Toleranzbandes  ● einfache Bedienung.

Kontinuierliche Produktion

Mehrere Wägeterminals mit der Software “Materialflussregelung” wurden in einem Produktionsprozess von einem PC gesteuert werden. Bei neuen Realisierungen werden statt der Wägeterminals eine SPS eingesetzt.

Der Bediener kann die Mengenverhältnisse in %-Angaben und die Gesamtleistung pro Zeiteinheit vorgeben. Die Materialflüsse sowie das momentane und das gesamte Mischungsverhältnis werden überwacht und dokumentiert.

Im Vergleich zur diskontinuierlichen Produktion sind die Mengen nicht an bestimmte Chargengrößen gebunden und können im laufenden Prozess geändert werden. Die Anlage nimmt weniger Platz ein, die Mischzeit wird erheblich verkürzt, und in gewissen Fällen kann sogar auf einen Mischer verzichtet werden.

Für eine Farbmischstation wurde die Funktion mit regelbaren Pumpen und Durchflussmessern realisiert. Der Bediener wählte am PC eine Rezeptur aus, in der die Anteile der einzelnen Farbanteile sowie die gesamte Durchflussmenge enthalten waren. Die Regelungen in der SPS überwachten die Materialflüsse der einzelnen Komponenten und den Gesamtfluss. Mit dieser Anlage war es möglich kontinuierlich jeden Farbton herzustellen. Es wurde in auf Plattformwaagen stehen IBS-Container produziert. Während der Produktion verglich die SPS die Geschwindigkeit der Gewichtszunahme in den Ziel-IBC mit dem gesamten Durchfluss der Durchflussmesser. Damit überwachte die Anlage während der Produktion sich selbst. Es bestand die Möglichkeit während der ersten Charge über eine der Plattformwaagen die Genauigkeiten der Durchflussmesser zu prüfen und gegebenenfalls zu justieren. Die Abweichungen der Anteile der einzelnen Farbanteile lagen im störungsfreien Betrieb bei maximal 0,1%.

Rechts wurde eine modifizierte Zeichnung, die im PC in der Visualisierung verwendet wurde, eingefügt.
Zwecks besserer Übersicht wurde in dieser Zeichnung auf die Darstellung der SPS, des PCs und weiterer Komponenten verzichtet.

Kranwaagen

Kranwaagen können auf sehr unterschiedliche Weisen realisiert werden: als Waagen mit einer verwogenen Seiltrommel auf der Laufkatze, als Hakenwaagen, oder wie hier dargestellt als eine kostengünstige Lösung mit einer Zuglastwägezelle. Die Daten von und zur Kranwaage können entweder per Schleppkabel, Funk oder Infrarot übertragen werden.
Diese Zeichnung stellt eine Gattierungsanlage dar. Nach einem im PC gespeicherten Rezept werden mit dem Magnetkran verschiedene Schrottsorten gattiert. Die bei einer Charge entstandenen Differenzen werden bei der nächsten Charge berücksichtigt (Restmengenkorrektur).

Fahrzeugwaage

Eine Fahrzeugwaage ist ein fester Bestandteil fast aller Firmen, die größere Materialmengen kaufen oder verkaufen. Die hier dargestellte Waage verfügt nicht nur über die Standardfunktionen wie Erstwägung, Zweitwägung, Einzelwägung, Tarawägung, Festtarawägung und drucken von Wiegescheinen, sondern auch über komfortable Verwaltung von Fahrzeugdaten, Adressen und Materialien. Desweiteren stehen dem Anwender umfangreiche Statistikfunktionen zu Verfügung. Über digitale Ausgänge können Ampeln oder Schranken angesteuert werden. An die vorhandenen Schnittstellen können zusätzliche Anzeigen, Bedienterminals, Wiegeschein-, Protokoll- oder Alibidrucker, externer Alibispeicher bzw. PC mit Datenverwaltungsprogramm angeschlossen werden.

Kontrollwaage

Die Haupteinsatzgebiete einer Kontrollwaage sind:
• Vollständigkeitskontrolle
• Sortierung bzw. Klassierung nach Gewichtsgrenzen
• Kontrolle nach Fertig- packungsverordnung (FPV)
• Gewichts- bzw Preis- auszeichnung
• Erfassung von Produktions- daten zur statistischen Auswertung
• Regulierung von Dosier- oder Füllorganen
• Stückzahlenerfassung entsprechend den Nettogewichten

Die Kontrollwaage kann Sortier- bzw. Ausscheidevorrichtungen wie Weichen, Pusher (Schieber), Blasdüsen oder Klappbänder ansteuern.
Außer der Terminalanzeige können für den Bediener zusätzliche Anzeigen und Signalgeber wie Warnleuchten oder Hupen angesteuert werden.
An die unterschiedlichsten Schnittstellen können Protokoll- bzw. Etikettendrucker angeschlossen und Kopplungen zum PC bzw. Leitsystemen realisiert werden.
Die kleinsten realisierbaren Meßbereiche liegen bei 100g, die größten als Bodenwaage bis ca. 10000kg.

Sparte: Systeme- und Prüfstandtechnik

Die weitere Sparte unserer Leistungen ist der Bau von Prüfständen. In den vergangenen 20 Jahren wurde von uns für zahlreiche unterschiedliche Prüfstände die erforderliche Hardware und Software geliefert.
In den meisten Applikationen bestand die Hardware aus Schaltschränken mit der Elektronik wie SPS, Netzteile, Sicherungen … Die Elektronik steuerte bzw. regelte gemäß die Vorgaben aus einem Prüfplan, die für die Prüfvorgänge erforderlichen Vorrichtungen wie Proportional- oder Schaltventile, Netzteile, Relais, Motoren … und erfasste die entstehenden Messwerte, die von der PC-Software graphisch z.B. als Diagramm und tabellarisch dokumentiert wurden.
Weitere Kunden wünschten sich Aufzeichnungssystem für Messdatenerfassungen und der Auswertungen. Die ebenfalls von uns geliefert wurden.

Abbildungen aus Softwarebeispielen

Aus Verpflichtung zu Geheimhaltung wurden einige Abbildungen anonymisiert bzw. leicht verändert. Desweiteren wurden bevorzugt ältere Darstellungen von Anlagen bzw. Prüfständen die teilweise bereits durch neuere ersetzt wurden, gewählt.