Viele Anlagen zur Herstellung von Flachstahl arbeiten im 24/7-Betrieb, um Kundenaufträge effizient zu erfüllen. Die Salzgitter Flachstahl GmbH nutzt das Industrial IoT, um die Messtechnik in einer Kontibeize zu überwachen und die Wartungsprozesse zu optimieren.
Die Herausforderung: Ständige Verfügbarkeit im 24/7-Betrieb
In vielen Haushalten finden sich Produkte der Salzgitter Flachstahl GmbH – zum Beispiel als Konservendose, Tischgestell, Balkongeländer, in der Autokarosserie oder als Kühlschrankgehäuse. Ein Prozessschritt ist die Weiterverarbeitung in Kaltwalzwerken. Ein entscheidender Schritt ist dabei das Entfernen der Oxidschicht (Abbrand) aus der Stahlherstellung. Dafür nutzt Salzgitter eine Kontibeize, die ihre Aufgabe im kontinuierlichen Durchlauf erfüllt.
In der Kontibeize werden einzelne Coils (Spulen) abgewickelt, begradigt und dann mit dem Ende des vorherigen Bandes verschweißt. Anschließend wird das so entstandene Endlosband durch ein Säurebad geführt und danach in einer Spüle gereinigt. Am Schluss wird das Band an den Kanten beschnitten, eingeölt und getrennt wieder zu einzelnen Coils aufgewickelt. Die Anlage arbeitet im 24/7-Betrieb und wird lediglich alle zwei Wochen für einen geplanten Wartungs- und Reparaturstillstand angehalten.
So verarbeitet die Kontibeize pro Schicht im Mittel etwa 2.500 Tonnen Stahl. Sollte die Anlage ausfallen, droht eine Unterbrechung der Flachstahlherstellung im Kaltwalzwerk der Salzgitter Flachstahl. Die Kontibeize ist somit ein Kernaggregat in der Produktion und sehr hoch automatisiert. Zur Verbesserung der Verfügbarkeit hat die Kontibeize vor einiger Zeit gemeinsam mit Endress+Hauser ein Digitalisierungsprojekt gestartet. Bisher mussten zur detaillierten Untersuchung des Zustands der Messtechnik vor Ort in der Anlage die Informationen abgelesen werden. Durch die zentrale Erfassung und Visualisierung aller Zustandsdaten im Netilion soll die Verfügbarkeit der Anlage gesteigert werden.
Die Lösung: Die Automatisierungstechnik mit einer Industrial IoT-Lösung erweitern
Beim Bau der Kontibeize wurde die etwa 330 Meter lange Linie im chemischen Bereich mit mehr als 100 Messstellen ausgerüstet. Damit ermitteln diese, über einen Feldbus vernetzten Messstellen, alle für die Automatisierung benötigten Messgrößen wie Durchfluss, Füllstand, Temperatur, Druck, pH-Wert und Leitfähigkeit. Die Automatisierung der Kontibeize besteht aus mehr als 13 verschiedenen Automatisierungsgeräten (SPS). Diese Systeme sind vollständig mit Feldbussen vernetzt. In diesen Feldbussen werden ungefähr 2.500 Teilnehmer verwaltet.
Die Lösung scannt selbsttätig den gesamten Messtechnik-Feldbus und registriert alle gefundenen Geräte, sodass eine manuelle Konfiguration nicht notwendig ist. Das Ethernet/PROFIBUS-Gateway SFG500 leitet die Daten aus dem Feldbus heraus und sendet sie über ein mit dem Internet verbundenes Edge Device in eine Cloud. Dort erzeugt die Anwendung Netilion Analytics aus dem Netilion-IIoT-Ökosystem von Endress+Hauser einen digitalen Zwilling von jedem Gerät. Er ist ein Abbild des Anlagenzustands inklusive aller Messwerte und Warnmeldungen. Netilion Health ermöglicht es den Mitarbeitern der Salzgitter Flachstahl GmbH, den Zustand der Geräte zu sehen und bietet zudem direkten Zugriff auf Wartungsinformationen.
Um die Daten aus der Automatisierungsinfrastruktur herauszuführen, nutzt Endress+Hauser einen zweiten Feldbus-Kanal im Nur-Lesen-Modus. So gibt es keine Beeinflussung der Automatisierungstechnik und die Datensicherheit bleibt garantiert. Obwohl die Gesamtanlage über das Edge Device mit dem Internet verbunden ist, kann niemand den Betrieb stören. Um das Abhören von Daten zu verhindern, werden sie mit dem Standardprotokoll TLS (Transport Layer Security) verschlüsselt übertragen. Darüber hinaus besitzt das Gesamtsystem eine Sicherheitsarchitektur, die Cyberangriffe vermeidet.
Das Ergebnis: Schnellere und präzisere Wartungsprozesse
Primäre Aufgabe der Netilion-Lösung ist es, den Zustand der Messtechnik zu überwachen, Störungen frühzeitig zu erkennen und Wartungsbedarfe zu ermitteln. Dadurch soll die Anlagenverfügbarkeit verbessert werden, so dass sich letztlich der Durchsatz erhöht.
Zudem soll die Lösung dem Wartungs- und Instandhaltungspersonal die Arbeit erleichtern. Mit Netilion erhalten die Techniker bereits vor dem Einsatz alle notwendigen Informationen – den Standort der Maschine, die Art der Störung und die notwendigen Werkzeuge und Ersatzteile.
Zurzeit arbeitet die Lösung als Pilotprojekt und wird kontinuierlich weiterentwickelt. So will Salzgitter in naher Zukunft Predictive Maintenance (vorausschauende Wartung) auch für die eingesetzte Messtechnik nutzen, um die Wartungsprozesse zu optimieren.
Wenn alle Anforderungen der Salzgitter Flachstahl GmbH erfüllt sind, lässt sich das Konzept schnell auf andere Anlagen und Werke übertragen. Netilion ist ohne größere Eingriffe in die Anlagenarchitektur in Systeme mit den Feldbussen HART, Profibus DP/PA, Ethernet IP, Modbus TCP und Profinet zu integrieren, sofern die zu überwachenden Sensoren und Aktoren darüber vernetzt sind. Die Onlineservices sind zukunftssicher, da durch die Cloud die Anwendung beliebig skalierbar ist.
