Mobile Kalibrierung

H.-U. Bresgott, Salzgitter AG; Dr. W. Melder, Dr. D. Peuser, GfS Aachen

Für das Werk Salzgitter wurde von GfS im Auftrag der Salzgitter AG, Abt. Meßtechnik, ein Komplettsystem zur Kalibrierung von Blechdickenmeßanlagen erstellt. Ein mobiler PC wurde mit der Standardsoftware DIAdem ausgerüstet, so daß sich das Meßsystem flexibel an alle zu kalibrierenden Anlagen anpassen läßt. Der Vorteil der ausgewählten Software liegt darin, daß eine individuelle Bedienoberfläche schnell und kostengünstig erstellt ist und durch Dialoge eine gezielte interaktive Benutzung zuläßt. Im folgenden wird das Produktionsumfeld und der Einsatz von DIAdem zur Kalibrierung der Dickenmeßanlagen beschrieben.

Um aus dem im Hochofen erschmolzenen Erz nach der Veredelung Feinblech zu gewinnen, wird der Stahl zunächst zu einem Endlosstrang vergossen. Aus diesem werden Brammen geschnitten, die bei Abmessungen von max. 12,4 x 2,6 x 0,3 m ein Stückgewicht von max. 32 t aufweisen. In der Warmbreitbandstraße werden die Brammen bei ca. 1.100 °C zum Warmband mit Enddicken zwischen 1,5 und 25 mm ausgewalzt und anschließend nach gezielter Abkühlung zu den sog. Coils aufgewickelt.

Im nachfolgenden Kaltwalzwerk wird das Warmband zu Feinblech mit Enddicken zwischen 0,3 und 5 mm weiterverarbeitet. Aus Korrosionsgründen durchläuft das Feinblech weitere Verarbeitungsstufen wie z. B. Verzinken und Beschichten.

Keinesfalls stellen sie eine neue Einrichtung zur Gesundheitsüberprüfung schwergewichtiger Zeitgenossen dar, sondern erfassen die Blechstärke und die aufgebrachten Schichtdicken nach der Verzinkung oder Lackierung. Diese Prozeßgrößen sind für Regelungszwecke und zur Qualitätsbeschreibung der Produkte unerläßlich. Die hohen meßtechnischen Anforderungen an die Genauigkeit und Betriebssicherheit bei gleichzeitig ungünstigen Randbedingungen (hohe Temperaturen, Dampf, Wasser, Schmutz, Erschütterungen) werden gegenwärtig nur von radiometrischen Dickenmeßanlagen erfüllt. Dabei wird die Absorption von b-, g- und Röntgenstrahlung durch das Meßgut – hier das Feinblech – ausgenutzt.

Das Meßgut wird zwischen Strahlenquelle und Detektor hindurchgeführt und auf diese Weise unterbrechungsfrei die Blech- und Beschichtungsdicken von Blechendlossträngen erfaßt.

Im Rahmen der Qualitätssicherung (DIN/ISO 9000 und QS 9000) muß durch geeignete Verfahren die Einhaltung von Fehlergrenzen bei Meßmitteln nachgewiesen werden. Bei den oben beschriebenen Dickenmeßanlagen geschieht dies durch Kalibriermessungen, die für jede Meßanlage in festen Zeitabständen durchgeführt werden. Hierbei wird eine für die spezielle Anlage vorbereitete Arbeitsanweisung abgearbeitet und eine Reihe von Kalibrierblechen mit definierten Stärken vermessen.

Für die Kalibrierung der im Werk verteilten Dickenmeßanlagen wird ein mobiles PC-System mit integrierter Meßdatenerfassungskarte verwendet.

Zum Meß- und Kalibriersystem wird es jedoch erst durch den Einsatz der technischen Standardsoftware DIAdem, auch PC-Werkstatt genannt. Als Vorbereitung für die Kalibriermessungen wird für jede der zu kalibrierenden Anlagen ein Parametersatz erzeugt, der unter dem Anlagennamen abgespeichert wird. In diesem Parametersatz wird der Betrieb, die Produktionsanlage sowie die Meßanlage und -methode vermerkt.

Des weiteren können über komfortable Eingabedialoge weitere Meßparameter wie Anzahl der Stichproben, Abtastrate und auch Klartextanweisungen zur Bedienung der jeweiligen Anlage eingegeben werden.

Wenn ein Parametersatz für die zu überprüfende Anlage existiert, kann mit der Kalibriermessung begonnen werden. Die Detektordaten werden als Gleichspannungssignal (z. B. ± 10 V) an das mobile Kalibriersystem übergeben. Der Benutzer kann nun aus einer Auswahlliste die zu überprüfende Meßanlage und die in Frage kommende Prüfanweisung auswählen. Nach Eintrag des Benutzernamens mit entsprechendem Paßwort wird die Prüfprozedur gestartet. Vor jeder Kalibrierung sind eine Reihe von Bedienertätigkeiten an der Anlage auszuführen. Damit keine dieser Tätigkeiten vergessen wird, leitet DIAdem® den Bediener mit Klartextmeldungen durch die Bedienung der Anlage. Das sind z. B. Anweisungen wie „Meßbügel in Prüfstellung fahren“, „Strahlenaustrittsfenster reinigen“ oder „Kalibrierblechhalter einlegen“. Die ausgeführten Handlungen müssen aus Sicherheitsgründen per Button in der Klartextmeldung bestätigt werden. Anschließend legen zwei Kontrollmessungen den Nullpunkt und den Wert bei Volleinstrahlung des Detektors fest. Durch vorbereitete Meldungen wird der Bediener anschließend aufgefordert, definierte Prüfbleche in Meßposition zu bringen und eine Messung zu starten. Während der Kalibriermessung kann der Bediener die Meßwerte als Kurvenzug und die verbleibende Meßzeit als Ziffernanzeige verfolgen. Nach jeder Messung werden die aufgenommenen Daten statistisch ausgewertet und die Kennwerte abgespeichert. Bei vorliegenden Toleranzüberschreitungen erhält der Bediener die Möglichkeit, die Messung zu wiederholen oder ggf. auszusetzen. Nach Wiederholung der Prüfschritte mit unterschiedlichen Prüfblechen wird von DIAdem ein Prüfprotokoll in tabellarischer und grafischer Form erstellt. Die für jede Messung existierenden Toleranzen werden ebenso wie die korrigierten Mittelwerte dargestellt. Natürlich sind im Kopfbereich des Protokolls die notwendigen Meßparameter wie benutzte Arbeitsanweisung, Betrieb, Produktionsanlage, usw. vermerkt. Das Prüfprotokoll kann als Datei einer Prüfmittel-Datenbank übergeben werden, mit deren Hilfe die Verwaltung aller Prüfergebnisse stattfindet.

Damit keine Mißverständnisse aufkommen: DIAdem ist keinesfalls eine Spezialsoftware zur Kalibrierung von Anlagen. Vielmehr stellt DIAdem eine Standardsoftware mit unzähligen Funktionen dar, aus denen durch gezielte Auswahl eine Spezialsoftware wie die hier vorgestellte entstehen kann. Als technische Standardsoftware wird die PC-Werkstatt branchenübergreifend in tausenden von Anwendungen eingesetzt. Durch den modularen Aufbau können Anwender ihr ganz persönliches Meß- oder Auswertungssystem zusammenstellen. Wird DIAdem dann noch in spezielle Rechner integriert, hat man als Ergebnis sein Spezialsystem, das exakt auf die Anwendung zugeschnitten ist. Als Beispiele wären hier Wägeterminals, Remote-PCs, Visualisierungsdisplays und auch mobile Meßsysteme wie das hier vorgestellte zu nennen. Besonders tragbare Universal-Systeme für den mobilen Einsatz erfreuen sich einer wachsenden Beliebtheit, da sie heute als vielseitiges Analysesystem – morgen als Datalogger, Schreiber, Multimeter oder Oszilloskop eingesetzt werden können. Das hier vorgestellte System kann modular mit integrierten Meßumformern zur galvanischen Trennung und zum Direktanschluß der verschiedensten Sensoren erweitert werden. Ein integrierter Akku mit USV ermöglicht den netzunabhängigen mobilen Einsatz im Meßfeld.

Aus der Vielzahl der gebotenen Funktionen wurde mittels Autosequenzen eine Spezialsoftware erstellt. Der Bediener erhält so eine Softwareanwendung, die genau auf ihn zugeschnitten ist, ohne daß er DIAdem kennen muß. Für die Salzgitter AG wurden auf diese Weise Prüfprozeduren erstellt, die jeweils einen vorbereiteten Parametersatz abarbeiten, der zuvor vom Anwender für die zu kalibrierende Anlage angelegt wurde. Die Pflege der Autosequenzen durch den Vorbereiter gestattet es, Veränderungen und Erweiterungen vorzunehmen, ohne den Benutzer des Kalibriersystems davon in Kenntnis zu setzen. Daß der Prüfablauf trotzdem ordnungsgemäß verläuft, dafür sorgen die vielfältig einsetzbaren Klartextmeldungen und Eingabedialoge mit Hinweisen zur Bedienung der Anlage. Der Benutzer wird quasi „zwangsgeführt“, was ganz entscheidend zur Fehlervermeidung während des Prüfablaufs beiträgt. Durch die ständigen Interaktionen zwischen Bediener und Software wird trotz Vereinheitlichung des Prüfablaufs die notwendige Flexibilität zur Kalibrierung unterschiedlicher Anlagen bereitgestellt.

Literatur

[1] Melder, W.: Blue Data Processing: Gemeinsamer Nenner für die Technische Datenverarbeitung. Kongreßband zur SPS/IPC ‘97 in Nürnberg, 1997.

[2] DIAdem, Handbuch zur PC-Werkstatt. GfS, Aachen, 1997.

Weitere Informationen A QE 600