Als Zulieferer für die Automobil-, Elektro- und Bauindustrie sowie viele andere Märkte zählt die Stahlindustrie weltweit zu den größten Wirtschaftszweigen und steht angesichts globaler Konkurrenz unter hohem Preisdruck. Auch wenn Hochöfen, Stranggießanlagen und Walzwerke nach wie vor im Zentrum der Stahlproduktion stehen, ist das Thema Digitalisierung auch in dieser traditionsreichen Branche angekommen.
Die offene Automatisierungsplattform von Beckhoff bietet die ideale Voraussetzung zur horizontalen und vertikalen Vernetzung im Stahlwerk. Das Sammeln, Analysieren und Verknüpfen der in Echtzeit erfassten, Energie- und Anlagendaten ermöglicht eine genaue Prozesskontrolle und hilft, Einsparpotenziale im Produktionsprozess zu erschließen.
Welche Vorteile bietet Beckhoff für die Metallverarbeitung?
- durchgängige Automatisierungsplattform für horizontale und vertikale Vernetzung
- schnelle Auftrags- und Produktwechsel dank flexibler PC-basierter Steuerungstechnik
- transparente Prozess- und Energiedaten für effiziente Produktion
- präventive Wartung durch integrierte Messtechnik und Condition Monitoring
- redundante Steuerungslösungen für hohe Anlagenverfügbarkeit
Unsere Technologien für die Metallverarbeitung
Das Steuerungssystem für die Prozessautomatisierung
Mit einem durchgängigen Komponentenbaukasten und einem tiefen, branchenübergreifenden Know-how realisiert Beckhoff offene Automatisierungssysteme auf der Grundlage PC-basierter Steuerungstechnik. Dabei werden alle Steuerungsfunktionen, wie SPS, Visualisierung, Cloud-Anbindung, Explosionsschutz, Sicherheits- und Messtechnik auf einer durchgängigen Plattform integriert. Für die Stahlindustrie bieten wir ganzheitliche Lösungskonzepte zur Kommunikation von Zone 0/20 bis in die Cloud – egal ob es um die Automatisierung von Neuanlagen oder den Retrofit bestehender Systeme geht.
PC-based Control für die Stahlproduktion:
- durchgängige Plattform zur Automatisierung aller Prozesse und Anlagen
- Sicherheitsfunktionen, Explosionsschutz und Messtechnik in einem System
- hohe Interoperabilität dank offener Schnittstellen in Hard- und Software
- Steuerungs- und Kabelredundanz für erhöhte Anlagenverfügbarkeit
- PC-basierte Steuerungstechnik ist weltweit und branchenübergreifend etabliert
Ideal geeignet für die Metallverarbeitung: der offene Feldbus EtherCAT
Als universell einsetzbarer und offener Highspeed-Feldbus eignet sich EtherCAT für alle Einsatzbereiche, von SPS und Antriebstechnik über Sensorik bis zur Mess- und Sicherheitstechnik. Mit EtherCAT benötigen Sie nur eine einzige Kommunikationstechnologie für Ihr Stahlwerk und können zudem von der Sicherheit und optimalen Performance der durchgängigen EtherCAT-Architektur profitieren. Die EtherCAT-basierte Steuerung ist außerdem offen hinsichtlich der Integration von 3rd-Party-EtherCAT-Geräten sowie der Einbindung anderer Feldbussysteme.
Vorteile von EtherCAT für die Stahlindustrie:
- schnelle Fehlerbeseitigung durch Diagnosefunktionen
- Kabelredundanz für hohe Anlagenverfügbarkeit
- Realisierung flexibler Topologien
- Extended-Distance-Technologie für Kommunikation zwischen verteilten Anlagen
- schlanke Anlagenverkabelung durch Remote-I/O
TwinCAT: die Steuerungsplattform für die Metallverarbeitung
Mit der Automatisierungssoftware TwinCAT bietet Beckhoff eine zentrale Plattform für Steuerungsaufgaben im Stahlwerk. Neben der klassischen Prozessführung im SPS-Programm können auch in C++, MATLAB® und Simulink® geschriebene Algorithmen in Echtzeit ausgeführt werden. Mit der umfassenden Integration spezifischer Prozesstechnik-Protokolle und -Schnittstellen wird der Einsatzbereich von PC-based Control für die Prozessautomatisierung erweitert. Durch die Unterstützung der gängigen Standards, wie NAMUR, HART und FDT/DTM, deckt TwinCAT die Anwendungsbereiche branchenspezifischer Applikationen ab.
TwinCAT-Highlights für die Stahlproduktion:
- Funktionen für prädiktive Wartung und umfassende Datenanalyse
- TwinCAT Controller Redundancy für erhöhte Anlagenverfügbarkeit
- Integration von Safety und Explosionsschutz auf einer Software-Plattform
- einfache Cloud-Anbindung über OPC UA oder MQTT
- Unterstützung gängiger Standards wie NAMUR, HART und FDT/DTM
Beckhoff Produkt-Highlights für die Metallverarbeitung
Eigensichere Signalerfassung in IP20 und IP67
Mit den EtherCAT-Modulen der ELX- und EPX-Serie kombiniert Beckhoff kompakte I/Os mit Sicherheitsbarrieren für den direkten Anschluss eigensicherer Feldgeräte aus Zone 0/20 und 1/21. Das Ergebnis: äußerst kompakte EtherCAT-I/Os zum direkten Anschluss eigensicherer Sensoren und Aktoren. Mit der Zertifizierung gemäß ATEX, IECEx und NEC/CEC sowie weiteren länderspezifischen Standards können die EtherCAT-I/Os weltweit eingesetzt werden.
Die EPX-Module der EPX-Serie in Schutzart IP67 und eignen sich zur Realisierung modularer und schaltschrankloser Anlagenkonzepte. Die robusten EPX-Module können direkt an der Anlage montiert werden und ermöglichen eine zuverlässige Datenerfassung für Ex-Bereiche, in denen kein Schaltschrank installiert werden kann oder soll.
EtherCAT-Module mit eigensicheren Schnittstellen für Ex-Applikationen:
- direkter Anschluss eigensicherer Feldgeräte
- IP67-Module für Installation im Feld
- große Signalvielfalt mit hoher Auflösung und Genauigkeit
- umfangreiches Portfolio an Zertifikaten für den weltweiten Einsatz
Industrielle Messtechnik für die Stahlproduktion
Die EtherCAT-Messtechnikmodule der Serie ELM bieten hochleistungsfähige Messtechnik und sind speziell für den Industrieeinsatz designt - mit entsprechend kurzen Konfektionierungszeiten in industrieüblicher Schaltschrankumgebung. Es sind zwei Serien verfügbar: Die Basisserie ELM3x0x, mit hohen Sampleraten von 10 kSps, erfasst hochdynamische Vorgänge bei gleichzeitig hoher Messgenauigkeit– simultan über alle Kanäle und Module hinweg. Die Economyserie ELM3x4x ist mit 1 kSps für Vorgänge mit geringerer Dynamik ausgerichtet.
Mit TwinCAT Analytics lassen sich die erfassten Produktions- und Anlagendaten archivieren, auswerten und darstellen.
Messtechnik-Highlights für die Metallverarbeitung:
- ELM-Klemmen ersetzen externe DAQ-Systeme
- Skalierbares Portfolio vom Sekundentakt bis zum kHz-Bereich
- klemmenübergreifende Zeitsynchronisation (Distributed Clocks)
- umfangreiche Diagnosefunktionen für schnelle Fehleridentifizierung
- frei kombinierbar mit anderen EtherCAT-Modulen
Kompakte Industrie-PCs als IoT-Gateway
Eine durchgängige Datenerfassung und -auswertung bietet zahlreiche Vorteile hinsichtlich Prozesseffizienz und -qualität in der Stahlproduktion. Für die standardisierte Kommunikation zwischen Anlagen und Leitrechner oder in Cloud-Systeme hat unsere Automatisierungsplattform entsprechende Schnittstellen standardmäßig integriert. Mit den Ultra-Kompakt-Industrie PCs C60xx als kompakte und leistungsfähige IoT Edge Devices lassen sich auch Anlagen(teile) mit älteren Steuerungen, z. B. von Drittanbietern, einfach nachrüsten. So können alle Daten gesammelt und für die prädiktive Wartung genutzt werden.
Ultra-Kompakt-Industrie-PCs als Edge Device:
- leistungsstarke Steuerungsrechner mit geringem Platzbedarf
- exakt skalierbar hinsichtlich Performance
- mit vorhandener Steuerungstechnik kompatibel
- sichere, standardbasierte Cloud-Anbindung mit TwinCAT IoT
- vorausschauende Wartung durch integrierte Zustandsüberwachung
Integrierte Steuerungsredundanz erhöht die Anlagenverfügbarkeit
In der Öl- und Gasförderung spielt die Anlagenverfügbarkeit eine entscheidende Rolle. Um sie zu erhöhen, können mithilfe redundanter Architekturen Ausfälle einzelner Steuerungskomponenten abgesichert werden. Für den redundanten Steuerungsbetrieb steht TwinCAT Controller Redundancy zur Verfügung.
Mit der systemintegrierten Softwarelösung lassen sich zwei Standard-Industrie-PCs als redundante Steuerungen betreiben, die beide das gleiche SPS-Programm ausführen. Eine zusätzliche, hoch performante Netzwerkverbindung zwischen beiden Steuerungen sorgt für die erforderliche Datensynchronisation. Zum Einsatz kommt dabei Standard-Ethernet, sodass keine dedizierten Hardware-Komponenten benötigt werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass nur einer der beiden Industrie-PCs die Feldbuskomponenten zu einem bestimmten Zeitpunkt anspricht und die Steuerungsprogramme auf beiden Rechnern mit der gleichen Datenbasis ausgeführt werden. Sollte eine Steuerung ausfallen, übernimmt nahtlos die zweite Steuerung, sodass Anlagenstillstand und Datenverlust verhindert werden.
Vereinfache Inbetriebnahme von Feldgeräten mit TwinCAT
Die vollumfängliche Integration der HART-Funktionalität sowohl in das I/O-System als auch in das TwinCAT-Engineering stellt eine einfache Projektierung und Inbetriebnahme sicher. Durch die HART-Integration können Anwender HART-Feldgeräte direkt in die Steuerung einbinden. Darüber hinaus reduziert TwinCAT den Engineeringaufwand: Der TwinCAT-FDT-Container erlaubt die Einbindung von Feldgeräte-DTMs direkt in das TwinCAT-Engineering und bietet somit Programmierung und Feldgerätekonfiguration in einer Umgebung.
Der Beckhoff ComDTM ermöglicht die lückenlose Integration von TwinCAT-Steuerungen in vorhandene Prozessleitsysteme. Mit Hilfe des ComDTM lassen sich die DTMs, der an die HART-fähigen EtherCAT-Klemmen angeschlossenen Feldgeräte, in beliebigen FDT-Containern übergeordneter Systeme einbinden. Dadurch lassen sich Feldgeräte remote und ohne direkten Zugriff auf die SPS konfigurieren und parametrieren.
Steuerungskonzept für die Metallverarbeitung
FAQs zur Metallverarbeitung
In explosionsgefährdeten Bereichen – etwa in der Stahlindustrie bei der Verarbeitung oder dem Transport von Metallstäuben, beim Einsatz brennbarer Schutz- oder Prozessgase oder in Produktionsstufen mit hohen Temperaturen und Funkenbildung – müssen Steuerungssysteme so konzipiert sein, dass keine Zündquellen entstehen und sicherheitskritische Abschalt- sowie Schutzfunktionen jederzeit zuverlässig arbeiten. Moderne Automatisierungstechnologien realisieren dies durch eigensichere Schnittstellen, permanente Überwachung und integrierte Sicherheitstechnik.
Das Konzept der PC-basierten Steuerungstechnik bietet die Möglichkeit, verschiedene I/O-Komponenten innerhalb eines Systems zu kombinieren. So lassen sich EtherCAT-Klemmen mit integrierter Barriere mit denen für funktionale Sicherheit verbinden. Damit können auch sicherheitsrelevante Feldgeräte aus dem explosionsgefährdeten Bereich eingebunden werden. Dank der offenen Systemarchitektur können diese Lösungen problemlos in bestehende Anlagen integriert werden. Internationale Zertifizierungen wie ATEX, IECEx und NEC/CEC eröffnen den weltweiten Einsatz, sodass Betreiber eine leistungsfähige Komplettlösung erhalten, die alle anwendungsspezifischen Anforderungen erfüllt.
Die Energieeffizienz und Produktionskosten in der Stahlherstellung lassen sich durch einen ganzheitlichen Automatisierungsansatz deutlich optimieren. Grundlage ist die digitale Vernetzung von Anlagen sowie eine durchgängige Energiemessung, die Transparenz schafft und datenbasierte Optimierungen ermöglicht. Energiemanagement mit Lastspitzensteuerung, zeitlicher Verlagerung energieintensiver Prozesse und Rückspeisung senkt Spitzenkosten und Netzentgelte. Predictive Maintenance und Zustandsüberwachung sichern die Anlagenverfügbarkeit, verhindern ungeplante Stillstände und reduzieren Betriebskosten. Mit PC-based Control und EtherCAT bietet Beckhoff durchgängige Automatisierungslösungen für maximale Effizienz in der Stahlproduktion.
Prozess- und Zustandsdaten sind essenziell für die Erschließung von Optimierungspotenzialen im Stahlwerk. Sie ermöglichen die Überwachung von Anlagenzuständen, die Erkennung von Trends sowie die frühzeitige Identifizierung potenzieller Störungen.
Prozessdaten lassen sich mit Beckhoff Technologie zeitsynchron über ein Edge Device erfassen, vorverarbeiten, mit lokalen Alarmen versehen und über standardisierte Schnittstellen (OPC UA/MQTT) an Historian‑Systeme oder Cloud‑Plattformen übertragen. Dort ermöglichen Analytics‑ und Machine‑Learning‑Modelle die Identifikation von Anomalien, Verschleißindikatoren und die Abschätzung der Restlebensdauer. Eine hohe Qualität der Datenaufnahme, aussagekräftige Betriebszustandsdaten und eine geeignete Rohdatenverarbeitung sind entscheidend für zuverlässige Prognosen. Beckhoff Lösungen wie TwinCAT Analytics und skalierbare Edge‑Controller bieten eine integrierte Datenaufnahme, Vorverarbeitung und nahtlose Anbindung an Cloud‑Analytik.
Weitere Informationen
Informationsmedien
Hier finden Sie unsere Broschüren, Videos und Webinare zur Prozessindustrie.
Digitalisierung für die Prozessindustrie
Zukunftsfähige Anlagenautomatisierung prozesstechnischer Anlagen realisieren mit Ethernet-APL, NOA und MTP.
Blechbearbeitung
Durchgängig und performant: Automatisierung für die Blechbearbeitung.