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• TISICS findet optimales Gleichgewicht zwischen flexibler Automatisierung und Bedienersicherheit
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TISICS findet optimales Gleichgewicht zwischen flexibler Automatisierung und Bedienersicherheit

Hersteller von Spezialwerkstoffen setzt auf Allen-Bradley ControlLogix, RSLogix 5000 und FactoryTalk View SE, um einen instabilen Präzisionsprozess sicher zu machen und zu kontrollieren.

Hintergrund
TISICS aus Farnborough im Vereinigten Königreich ist eines von nur zwei Unternehmen weltweit, die Siliziumcarbid-Monofilamente mit durchgehendem Kern herstellen – hauptsächlich für den Einsatz als Verstärkungsfasern in Verbundbauteilen aus Titan. Dank der Monofilamente sind diese auf Augenhöhe mit ähnlich temperaturfesten Stahlbauteilen, wiegen allerdings meist nur halb so viel, sind fester und beständiger gegen Korrosion. Wie man sich vorstellen kann, ist dieses Material sehr interessant für die Luft- und Raumfahrt sowie für andere Anwendungen, in denen bei Festigkeit und Gewicht keine Abstriche gemacht werden können. Und nicht zuletzt tragen die sinkenden Titanpreise zur Attraktivität der Verbundbauteile bei.

Nach der jüngst erfolgten Verlagerung der Fertigungsstätte wollte TISICS die neuen Räumlichkeiten optimal nutzen. Dies wiederum erforderte eine Umstellung der manuellen Rezepterstellungs- und Steuerungsprozesse auf ein Konzept, das auf einer modernen Automatisierungslösung von Rockwell Automation fußt. Gleichzeitig musste TISICS den Faktor Sicherheit besonders berücksichtigen, schließlich werden im Beschichtungsprozess Chemikalien verwendet.

Aufgabenstellung
Den Prozess, den TISICS zur Beschichtung des Wolframdrahtes verwendet, bezeichnet man als chemische Gasphasenabscheidung (CVD). Das CVD-Verfahren setzt nicht nur sehr hohe Temperaturen von ca. 1.300 °C sowie Hochspannung voraus, sondern es kommt auch Dichlormethylsilan zum Einsatz. Diese Chemikalie kann äußerst gefährlich sein, wenn sie unkontrolliert entweicht. Zu den augenfälligen Sicherheitsaspekten kommt hinzu, dass der Prozess extrem empfindlich auf Parameterschwankungen reagiert. Vor der Umstellung auf eine Automatisierungsinfrastruktur verwendete TISICS ein dezentrales manuelles Verfahren zur Steuerung des Beschichtungsvorgangs. Spannung und Chemikalien wurden getrennt gesteuert; die Verdampfer arbeiteten ohne elektronische Regelung mit direkten Potenziometereingaben vom Heizer. Renny Moss, Process Development Manager bei TISICS, erinnert sich: „Das war ein einfacher manueller Ablauf, der aber nicht den geringsten Fehler tolerierte. Das Hauptproblem war, dass wir eine Störung im Abscheidungsprozess erst dann feststellen konnten, wenn die Faser herauskam und geprüft werden konnte.“

Das Unternehmen verzeichnet eine wachsende Nachfrage nach seinen Produkten – und zwar sowohl nach Fasern als auch nach Titan-Bauteilen. Zu den Kunden zählt ein bekannter Hersteller von Flugzeugtriebwerken sowie ein Unternehmen, das Solarzellen herstellt. Meist erfordern bestimmte Anwendungen auch ganz spezifische Fasertypen. Die Problematik besteht dann darin, dass mehr Variablen den Prozess immer komplexer machen. Zu Zeiten des manuellen Prozesses war außerdem das Entwickeln und Ausprobieren neuer Rezepturen extrem zeitaufwändig – nicht selten musste TISICS dafür Jahre einkalkulieren.



Lösung
TISICS entschied sich für einen SCADAProzess auf Basis der Integrated Architecture™ von Rockwell Automation. Zum Einsatz kommt eine Allen-Bradley ControlLogix PAC mit RSLogix 5000- Programmiersoftware und FactoryTalk View SE zur Visualisierung. Für die Überwachung und Steuerung reicht die ControlLogix PAC sämtliche Prozessdaten an einen FactoryTalk View SE Server weiter, der dem Bedienpersonal alle Parameter, die für diesen Präzisionsprozess relevant sind, übersichtlich in grafischer Form auf dem Bildschirm präsentiert. Hierfür kommt eine HMI-Lösung zum Einsatz, die ein Systemintegrator von Rockwell Automation entwickelt hat.

Dazu erklärt Renny Moss: „Die Hardware von Rockwell Automation bringt alle für uns wichtigen Informationen auf einen Bildschirm. Das System kennt und meldet die Zustände, hält alle Prozessvariablen im zulässigen Bereich und bietet uns ein erheblich höheres Maß an Sicherheit. Eine zusätzliche äußerst nützliche Facette der Installation ist ihre Erweiterungsfähigkeit, schließlich wollen wir die Produktionskapazität in Zukunft weiter aufstocken. Mit dem nun installierten ControlLogix-Steuerungs-Setup haben wir die Gewissheit, dass wir einfach weitere Produktionslinien hinzufügen können, ohne dass größere Umprogrammierungen nötig sind.

„Der Großteil unserer Herausforderungen im Bereich Sicherheit hat mit Gas zu tun“, erläutert Moss. „Die ControlLogix PAC übernimmt deshalb das Nachfüllen und Durchleiten der Reagenzien. Indem sie Masse und Druck misst, erfasst sie die Materialmenge, die das System durchläuft, verhindert ein Überlaufen des Rührwerks und kontrolliert die Durchführung aller Reinigungsarbeiten. Den Bedienern werden dabei klar und knapp gefasste, schlüssige Anweisungen gegeben. War der Materialtransport bei uns einst eine wichtige tagtägliche Aufgabe, können wir die Werkstoffe nun in der Gewissheit beschicken, dass unsere Sicherheits- und Steuerungstechnik sie unter Kontrolle hat – einfach weil wir uns auf die präzise Überwachung verlassen können. Wir waren nie darauf aus, das Qualifikationsniveau unseres Personals zu senken, sondern wollten dem Bedienpersonal vielmehr jegliche Sicherheitsbedenken nehmen.“

Abgesehen von Vorteilen bei Sicherheit und Funktionalität kann TISICS neue Rezepturen jetzt mit einem Bruchteil des früheren Zeitaufwands entwickeln. Moss blickt zurück: „Wofür wir früher Jahre brauchten, ist jetzt in ein paar Monaten geschafft. Dank der leistungsfähigen PAC ist außerdem die Zahl der Variablen kein Thema mehr für uns. Ich gebe ehrlich zu, dass ich nicht weiß, wie das FactoryTalk View SE SCADA-System und die PAC genau funktionieren. Mir reicht die Gewissheit, dass alles unter Kontrolle ist und dass die Bediener alles leichter ablesen können.

Das Fazit von Moss: „Kurzfristig haben uns die Produkte von Rockwell Automation eine deutlich bessere Kontrolle über unsere Prozesse gebracht, während wir mittelfristig von ihrer Erweiterbarkeit profitieren. Ganz abgesehen davon nimmt sich die Lösung all der sicherheitskritischen Aspekte an, die uns früher Sorgen bereitet haben.“

Bei Interesse an weiteren Informationen senden Sie eine E-Mail an folgende Adresse: info_at@ra.rockwell.com Betreff: Tisics

Herausforderung Mit dem Umzug in eine neue Fabrik wollte TISICS ein zeitgemäßes Automatisierungssystem einsetzen, das nicht nur den anspruchsvollen chemischen Gasphasenabscheidungsprozess unter Kontrolle hält, sondern auch ein höhes Maß an Sicherheitsintegrität bietet.

Lösungen • Integrated Architecture • ControlLogix-PAC von Allen-Bradley • RS Logix 5000 • FTView SE-Server und -Clients • SIL 2-Einstufung

Ergebnisse • Bessere Kontrolle aller Prozessparameter • Vollständige Transparenz aller Prozessparameter • Verkürzte Produktentwicklungszeit • Erhöhte Produktivität • Verbesserte Bedienersicherheit