In Stabwalzwerken eingesetzte RFID-Systeme müssen hart im Nehmen sein. Denn ihre Arbeitsbedingungen sind alles andere als angenehm: Temperaturen bis 120°C, Wasserdampf, Säuren und Schmutzablagerungen setzen den Transpondern und Schreibleseköpfen heftig zu. Unter diesen Gegebenheiten bewähren sich dauerhaft nur Ganzmetall-Systeme aus Edelstahl. Für eine solche Ganzmetalllösung entschied sich auch die Friedrich Kocks GmbH & Co KG. Das unabhängige Familienunternehmen aus Hilden ist auf die Entwicklung von Walzblöcken spezialisiert und führend auf diesem Gebiet. In der jüngsten Generation seiner Stabwalzblöcke setzt Kocks nun seit einiger Zeit Niederfrequenz-RFID-Systeme zur Erkennung von Walzgerüsten ein. Stabstähle können als Vorprodukt für Achsen und Wellen, rotationssymmetrische Werkzeuge oder Präzisionsdrehteile dienen. Die Herstellung erfolgt durch mehrstufiges Reduzieren eines Knüppels. Dazu wird der Vorblock zunächst im Wärmofen erhitzt und anschließend in einer Entzunderungsanlage vom Zunder befreit. Erst danach erfolgt der Verfahrensschritt des Reduzierens in einer Formstahlstraße bestehend aus Vor- und Zwischenstraße und der Fertigstraße, in diesem Fall ein Reduzier- & Sizingblock (RSB). Ein solcher RSB besteht aus drei bis zwölf Gerüstplätzen. An jedem Gerüstplatz kommt jeweils ein Drei-Walzen-Gerüst zum Einsatz. Die Drei-Walzen-Technologie erlaubt das drallfreie Walzen von Qualitätsstählen, Sondergüten, Superlegierungen, gesinterten Materialien sowie NE-Metallen und deren Legierungen. Jedes Gerüst benötigt einen speziellen Walzensatz aus drei Walzen mit einem bestimmten Profil, das durch die Einsatzposition des Gerüsts im Walzblock vorgeben wird. Je nach zu walzendem Abmessungsbereich werden die Gerüste mit einem anderen Walzensatz ausgestattet. Für einen reibungslosen Prozessablauf ist es von entscheidender Bedeutung, dass jedes Gerüst mit dem richtigen Satz Walzen an dem vorgesehenen Platz im Walzblock steht. Ist das nicht der Fall, kommt es zu Fehlwalzungen oder im schlimmsten Fall zum Steckenbleiben des Stabes in der Anlage. Hohe Stillstandzeiten und Kosten sind die Folge.
RFID sorgt für Prozesssicherheit
Früher überprüfte der Maschinenführer, ob der Walzblock korrekt bestückt wurde. Heute übernimmt ein RFID-System diese Aufgabe. Kocks rüstete jedes Gerüst und die Führung, die den Stab von Gerüst zu Gerüst führt und ein Drehen beim Walzen verhindert, mit einem RFID-Transponder aus. Jeder Gerüstplatz verfügt über entsprechende Schreibleseköpfe. \“Wir haben uns nach eingehenden Versuchen für das Ganzmetall-125kHz-System von Contrinex entschieden, nachdem es unter den harten Umgebungsbedingungen nicht nur zuverlässig arbeitete sondern ihnen auch dauerhaft standhielt\“, erklärt Dr. Gork Ullrich, Senior Engineer Technology bei Kocks und zuständig für die Entwicklung des Gerüsterkennungssystems. Die robusten Ganzmetall-Transponder werden bündig in die Walzgerüste integriert und fallen so kaum auf. Sie enthalten jeweils eine eindeutige ID, die einem Gerüst zugeordnet ist. Der Schreiblesekopf liest die ID aus, die von einer spezielle PC-Software in eine Datenbank geschrieben wird. In der Datenbank sind die aktuellen Gerüstdaten hinterlegt, die über die ID den Gerüsten zugeordnet sind.
Eigene Softwarelösungen
Um bei der Umstellung auf einen anderen Abmessungsbereich möglichst wenig Zeit zu verlieren, werden die auszutauschenden Gerüste für die nächste Aufgabe vorab vorbereitet. Werden beim anschließenden Gerüstwechsel Fehlbestückungen erkannt, wird dies dem Walzer über die zugehörige Benutzeroberfläche gemeldet, sodass dieser entsprechende Korrekturen vornehmen kann. Damit auch bei der Gerüstvorbereitung alles zueinander passt und Fehler vor dem Einsetzen in den Walzblock ausgeschlossen werden können, entwickelte Kocks einen robusten Handscanner mit integriertem Schreiblesekopf für die Erkennung der Gerüste. Er erfasst die Daten des Gerüst-Transponders und leitet diese an einen PC weiter. Eine spezielle Bedienoberfläche zeigt dem Werker an, ob alles korrekt montiert und eingestellt wurde. Alle erforderlichen Softwarekomponenten für Datenauswertung, Benutzerführung und Bedienoberflächen entwickelten die IT-Spezialisten von Kocks in Eigenregie. Die Schreibleseköpfe werden zyklisch abgefragt und damit sämtliche Veränderungen des Systems erfasst und in die Datenbank geschrieben. \“Unsere Anwendungen sind PC-basiert und wir nutzen einen TCP-IP-Server zur Übertragung der Signale über das lokale Ethernet-Netzwerk (LAN) anstelle einer Anbindung und Auswertung über eine SPS\“, erläutert Dr. Ullrich. Der Transponder enthält zurzeit nur die Gerüst-ID. Kocks hat sich jedoch die Möglichkeit offen gehalten, ihn künftig auch mit Informationen beschreiben zu können. Zudem arbeiten die Spezialisten des Hildener Unternehmens aktuell daran, die RFID-Technologie auch für Rohrwalzblöcke anzubieten.
Robustes System
Die Ganzmetall-RFID-Datenträger und -Schreibleseköpfe aus V4A-Edelstahl eignen sich für einen Temperaturbereich von -40 bis +125°C. Kocks setzt Transponder mit einem Durchmesser von 26mm und der Schutzart IP69K ein. Diese sind bündig in Metall einbaubar und können durch das Metall hindurch beschrieben bzw. gelesen werden. Die Speicherkapazität der Tags beträgt 120 Worte zu je 16Bit. Diese oder gleich ganze Speicherbereiche kann der Anwender mittels Passwort lese- und/oder schreibschützen. Die Anzahl der Schreibzyklen beträgt bei diesem Typ der Datenträger 100.000, die Zahl der Lesezyklen ist unbegrenzt. Zehn Jahre garantiert der Hersteller die Erhaltung der Daten. Kocks entschied sich für ein RFID-Auswertgeräte zum Anschluss von vier Schreibleseköpfen und serieller RS485-Schnittstelle in Kombination mit einem separaten TCP/IP-Interface, das die Daten aus der Auswerteinheit an einen PC überträgt. Die Ausrüstung der Stabwalzwerke mit RFID-Systemen hat neben der erhöhten Prozesssicherheit noch einen weiteren entscheidenden Vorteil: \“Wir können mithilfe des Systems sämtliche Prozessdaten gerüstspezifisch erfassen und wissen nicht nur zu jeder Zeit den aktuellen Zustand der Gerüste sondern auch, wann welches Gerüst wo und in welchen Zustand eingesetzt wurde, welche Tonnagen es in einem bestimmten Zeitraum gewalzt hat etc. Das gibt dem Walzwerkbetreiber die Möglichkeit zu einer besseren Ressourcenplanung, z.B. bei der Wartung und Instandhaltung der Gerüste oder der Beschaffung der Walzen\“, so Ullrich.
