Programmregler und Kontrollsoftware
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Programmregler von STANGE

Bei einer Regelung werden Prozesszustände über Sensoren gemessen und mit vorgegebenen Sollwerten verglichen. Über ein Programm werden daraus Stellwerte berechnet und an die Anlage weitergegeben. Dieses Programm kann in einer speicherprogrammierbaren Steuerung, kurz SPS, ablaufen. Innerhalb einiger Zyklen regeln die durch die Stellwerte angesteuerten Stellglieder, wie zum Beispiel Antriebe oder Ventile, den Prozess aus. Der größte Vorteil einer SPS besteht darin, dass aufwendig einzubauende und zu modifizierende Relais durch einfach zu ändernde Software ersetzt werden können.

Häufige Regelgrößen sind Temperatur, Druck, Drehzahl oder Durchlaufmenge. Die Regelgröße wird von einem Sensor gemessen. Im Falle der Temperaturregelung wird das oft von Thermoelementen T/Cs übernommen, Gasflüsse werden von MFCs (Mass Flow Controller) gemessen und gesteuert.

Die sehr kompakten Programmregler von Stange Elektronik bestehen aus folgenden Teilen: PID-Regler, Programmgeber, I/O-Module für analoge und digitale Ein- und Ausgänge, angebunden über einen CAN-Bus, Bedieneinheit mit Display und Tastatur und RS-422 Schnittstelle mit ModBus-Protokoll.
Die Ein- und Ausgänge der Regler, des Programmgebers und der I/O-Module können über eine S5 kompatible SPS per Anweisungsliste programmiert werden. Eine Programmierung ist auch ohne angeschlossenen PC über die Bedieneinheit mit Display und Tastatur möglich.
Über die RS-422 Rechnerschnittstelle mit Modbus Protokoll besteht die Möglichkeit zum Anschluß an ein Prozeßleitsystem. Auch ein OPC-Server steht zur Verfügung.

Die Programmregler bieten jedoch noch weitere technische Vorteile:

Ersatzistwert. Im Falle eines defekten Istwertgebers erfolgt eine automatische Umschaltung auf einen Ersatzistwert. Stellt der Regler z. B. fest, daß das istwertgebende Thermoelement defekt ist wird automatisch entweder auf ein Ersatzthermoelement oder auf ein festes Reglerausgangssignal (z.B. 20% Heizleistung) umgeschaltet.

Berechnete Sollwerte. Bei bestimmten Ofentypen gibt es weniger Sollwertgeber als Stellglieder. Der Stange-Controller ist eine der wenigen Steuerungen, die z.B. die rechnerisch aus den vorhandenen Sollwerten einen oder mehrere Werte ermitteln kann, die dann als Sollwerte der weiteren Stellglieder dienen.

Abbruchrezept. Soll bei einemProzeßabbruch eine definierte Sequenz an  Einzelschritten abgearbeitet werden, so ist dies mit einem normalen, sequentiellen Programm nur sehr schwer zu realisieren. Beim Stange-Regler gibt es die Möglichkeit, den Programmgeber bei Auftreten einer zu definierenden Bedingung zu veranlassen, ein neues Rezept zu laden (Abbruchrezept) und den Programmgeber damit wieder zu starten. Mit dieser Funktinalität ist es beispielsweise möglich, einen Ofen im Alarmfall definiert abzukühlen.

Zugriffschutz. Alle Programmregler von Stange haben einen mehrstufigen Zugriffsschutz. Dieser kann auch über die SPS und somit über bestimmte Bedingungen umgeschaltet werden. Wenn beispielsweise ein Prozessrezept abgearbeitet wird, kann dieses per Tastendruck abgebrochen werden, während diese Funktion bei Abarbeitung eines Abbruchrezepts jedoch gesperrt ist.

Sprachauswahl. Die Auswahl der Sprache der Stange Steuerung läßt sich im Menü umstellen.

Modemverbindung. Ein Modem kann direkt an die Stange-Steuerungen angeschlossen werden.

Programmregler SE-502

Einbaugehäuse(BxHxT) 144x144x75 mm Folientastatur (IP65) LC-Display 160x128 Pixel RS422 (JBus)-Schnittstelle CAN-Schnittstelle Funktionen SE-502 Programmgeber 8 Sollwerte 25 Programme 32 Digitalspuren Regler 8 Regelzonen 8 Parametersätze pro Regelzone 1 Toleranzband und 2 Grenzwerte pro Regelzone Istwerte 16 Istwerteingänge Alarme 32 Alarme Priorität, Verzögerung und Alarmtext konfigurierbar Formeln 8 Formeln 16 Konstanten Toleranzen/Grenzwerte 16 Toleranzen 16 Grenzwerte SPS 1600 Befehle Programmierung per AWL 64 Timer, 512 Merker Sonderfunktionen
	Mit dem Programmregler SE-502 von Stange Elektronik, dessen Einbaugehäuse 144 x 144 x 75 mm groß ist, können 8 Sollwerte und 16 Istwerte (Normsignale, Thermoelemente, Pt100) über eine Folientastatur eingegeben werden. Das Gerät enthält 32 Digitalspuren und 25 Programme als Programmgeber und es können weiterhin acht Parametersätze, ein Toleranzband und zwei Grenzwerte festgelegt werden. 32 Alarme sichern das System ab. 8 Formeln, 16 Toleranzen und Grenzwerte stehen zur Verfügung. Das eingebaute SPS kann bis zu 1600 AWL-Befehlen verarbeiten. Dieser Programmregler enthält zusätzlich eine C-Pegelregelung und kann die relative Feuchte angeben. Die oben genannten Funktionen werden durch einfache Konfigurationsmöglichkeiten dahingehend ergänzt, als dass keine Programmierkenntnisse erforderlich sind. Des weiteren kann die Sprache per Menü leicht geändert werden, 5 Bedienebenen sind integriert und Texte und Dimensionen konfigurierbar. Die eingegebene Konfiguration kann dann über die Rechnerschnittstelle RS 422 (J-Bus/Modbus) auf einem PC gesichert werden. Ein Modem kann direkt angeschlossen werden. Bei der Programmierung sind die einzelnen Verfahrensschritte konfigurierbar, wobei 25 Programme mit bis zu 50 Abschnitten zur Verfügung stehen. Außerdem werden Sollwertkurven und Steuerspuren grafisch auf dem beleuchteten LC-Display mit einer Auflösung von 160 x 128 Pixel dargestellt. Eine Klartextbezeichnung für die 25 Programme ist ebenfalls vorhanden.  Für den Betrieb ist sowohl die grafische Darstellung der Regelabweichung, als auch eine Klartext-Alarmanzeige mit History-Speicher und 6 Operator-Panels (Darstellung, Bedienung, SPS-Funktionen) von Bedeutung. Sprünge im Programm sind möglich.
	Dieser Regler wird optional in Reinöfen und Inertgasöfen der Fa. Koyo Thermo Systems verwendet. Crystec ist spezialisiert auf die Umrüstung solcher Öfen (auch anderer Hersteller), vorwiegend bei Anwendungen in der Halbleiterindustrie und in der Medizintechnik.

Programmregler SE-504

Einbaugehäuse(BxHxT) 288x144x105 mm LC-Display 160x128 Pixel, grafisch, beleuchtet RS422 (JBus)-Schnittstelle, galvanisch getrennt CAN-Schnittstelle Funktionen SE-504 Programmgeber 30 Sollwerte 64 Digitalspuren 50 Programme Regler 20 Regelzonen 40 Toleranzbänder 40 Grenzwerte Istwerte 48 Istwerteingänge Alarme 200 Alarme Formeln 20 Formeln 40 Konstanten S5-kompatible SPS mit 20.000 Befehlen (CPU-928B-Befehlssatz)
	Der Programmregler SE-504 bietet im Gegensatz zu dem SE-502 Programmgeber 30 Sollwerte und 64 Digitalspuren. 20 Regelzonen mit 8 Parametersätzen, Toleranzen und 2 Grenzwerten für jede Zone erweitern die Funktionen dieses Reglers enorm. Zusätzlich kann das Gerät 48 Istwerte (Normsignale, Thermoelemente, Pt100) empfangen, wobei die integrierte SPS, eine S5-kompatible SPS 20.000 Befehle gemäß dem CPU-928B-Befehlssatz verarbeiten kann. 40 Formeln stehen zur Verfügung und mit Hilfe von 200 Alarmen, deren Priorität, Verzögerung und Alarmtext festgelegt werden kann, wird der Prozess überwacht. Eine weitere mögliche Sonderfunktion, die bei einem SE-502 noch nicht zur Verfügung steht, ist die Nitrierkennzahlregelung. Auch dieses Gerät ist mit den Maßen 288 x 144 x 105 mm sehr kompakt und bietet ebenfalls ein beleuchtbares LC-Display mit einer Auflösung von 160 x 128 Pixel. Die Konfiguration des Prozesses kann bei diesem Programmregler von Stange Elektronik nicht nur über den PC, sondern auch über eine Memory-Card gesichert werden. Weitere Kennzeichen der Konfiguration dieses Gerätes sind schon bei dem Programmregler SE-502 aufgeführt. Bei der Programmierung  besteht der einzige Unterschied zu dem oben beschriebenen SE-502 darin, dass der Gerät mit 50 Programmen mit maximal 50 Abschnitten ausgestattet ist. Für den Betrieb ändert sich die Zahl der Operator-Panels von 6 auf 8. Der Programmregler SE-504 von Stange Elektronik bietet folglich deutlich mehr Steuerungsmöglichkeiten und stellt somit für kompliziertere Prozesse eine kompakte und leicht konfigurierbare Steuerung dar.
	Dieser Regler wird optional in  Durchlauföfen der Fa. Koyo Thermo Systems verwendet. Crystec ist spezialisiert auf die Umrüstung solcher Öfen (auch anderer Hersteller), vorwiegend bei Anwendungen in der Halbleiterindustrie und in der Medizintechnik

Programmregler SE-510

HighEnd Industrie-PC mit integr. Programmregler auf Einsteckkarte Einbaugehäuse 19"/7HE, Einbautiefe 144mm Folienfrontplatte (IP65), 15"-TFT-Display Funktionen SE-510 Programmgeber 30 Sollwerte 64 Digitalspuren 50 Programme Regler 20 Regelzonen 8 Parametersätze, 1 Toleranzband und 2 Grenzwerte für jede Zone Istwerte 48 Istwerte 200 Alarme Priorität, Verzögerung und Alarmtext konfigurierbar Formeln 20 Formeln Toleranzen/Grenzwerte 40 Toleranzen 40 Grenzwerte S5-kompatible SPS mit 20.000 Befehlen (CPU-928B-Befehlssatz) Sonderfunktionen: z.B. C-Pegelregelung, Diffusionsberechnung und Nitrierkennzahlregelung
	In diesem High-End Industrie PC mit einem Einbaugehäuse von 19"/17HE und einer Einbautiefe von 144 mm ist ein Programmregler als Steckkarte (PCC-508) eingebaut. Der PC enthält eine Pentium-CPU, 2,5" HDD, ein LS-120-Laufwerk und eine Ethernet-Schnittstelle. Die Eingabe erfolgt über eine externe Tastatur und Maus und wird auf einem 15"-TFT-Display (1024 x 768) angezeigt. Bei dem Programmregler SE-510 stehen 30 Sollwerte, 64 Digitalspuren und 50 Programme als Programmgeber zur Verfügung. Der Regler enthält 20 Regelzonen, acht Parametersätze, ein Toleranzband und zwei Grenzwerte für jede Zone. Wie der SE-504 besitzt auch dieses Gerät 48 Isteingänge (Normsignale, Thermoelemente, Pt100) und die 200 Alarme sind sowohl von ihrer Priorität als auch von ihrer Verzögerung und ihrem Alarmtext her einstellbar. 20 Formeln, 40 Toleranzen und Grenzwerte sind verfügbar und wie bei dem Programmregler SE-504 enthält dieses Gerät eine S5-kompatible SPS mit 20.000 Befehlen. Zugrunde liegt hierbei der CPU-928B-Befehlssatz. Eine weitere Sonderfunktion, die bei den oben beschriebenen Geräten noch nicht vorhanden war, ist die Diffusionsberechnung. Das Besondere an diesem Regler ist, dass das Prozessleitsystem ECS-2000 von Stange Elektronik schon vorhanden ist.
	Dieser Regler kann in Horizontalöfen  bzw. Diffusionsöfen der Halbleiterindustrie verwendet werden. Crystec ist spezialisiert auf die Umrüstung solcher Öfen, allerdings ohne automatische Beladung.

Programmregler SE-605/SE-607

AMD-basierender 32bit-Prozessor der 486er Klasse ELAN SC400, 66MHz, OPTION: Pentium 166 MHz 10,4" TFT Display bis zu 256 Farben, Auflösung: 640 x 480 Pixel Batteriegepuffertes SRAM 32 kByte Arbeitsspeicher 16 MB DRAM, Compact Flash 16 MB Floppy-Laufwerk zur Speicherung von Rezepten und Messdateien Spannungsversorgung: 24VDC Schutzart frontseitig IP65 Absolut kratzfeste Infrarot-Touch-Bedienung PC/104 Bus Zusatz-Baugruppe (z.B. Profibus über DP Master/Slave Schnittstelle) Ethernet-Schnittstelle zur Vernetzung CAN-Schnittstelle zum Anschluß der CAN-Peripherie CompactFlash als Massenspeicher Betriebssystem VxWorks, dadurch extrem hohe Betriebssicherheit Frei gestaltbare Bedienoberfläche mit der Visualisierungs-Software ECS-EPAM Multitasking IEC 61131 SPS Programmiersystem: CoDeSys - IEC 61131-3 unter Windows®

Die Programmregler SE605- und SE-607 stellen die neuesten Entwicklungen von Stange Elektronik dar. Ein AMD-basierter 32-bit Prozessor bildet das Kernstück des Reglers. Komfortables Programmieren ist durch Syntax Coloring, Mehrstufiges Undo/Redo, Kontextsensitive Eingabehilfe, Kontextmenüs in allen Editoren, 32 Bit Windows Look and Feel und Zoomen der graphischen Editoren möglich. Der Regler kann als OPC Server dienen und es können Programme von der Siemens S5 bzw. S7 SPS importiert werden. Der Regler ist netzwerkfähig und kann mit anderen Steuerungen Datenaustausch betreiben. Es existieren fertige Funktionsblöcke für Regler, Programmgeber, Diffusionsberechnung, Nitrierkennzahlregelung, Fuzzy-Optimierung, SPS-Wartung per Modem, sowie Anschluss über serielle Schnittstelle oder Ethernet.

ECS-2000 Prozessleitsystem

An die Stange Regler SE-502, SE-504 und SE-510 mehrer Öfen kann ein gemeinsamer PC angeschlossen werden, auf dem die Prozessleitsoftware Stange ECS-2000 installiert werden kann. Die Bedienung erfolgt unter Windows NT/2000/XP für bis zu 16 Anlagen im Systemverbund mit integrierten Modulen für Konfiguration, Programmerstellung und -verwaltung, Online-Bedienung mit Visualisierung und Schreiberfunktion, Chargendatenauswertung und -verwaltung und Betriebsbilderdesign zur Prozessvisualisierung.

ECS Rezeptverwaltung Für jede Anlage können beliebig viele Programme, sogenannte Rezepte, verwaltet werden. Wie beim Windows-Explorer steht eine Programmsortierung nach den ersten drei Feldern im Programmkopf zur Verfügung. Der Programmkopf enthält Programmnummer, -bezeichnung sowie Erstellungs- und Änderungsdatum. Weitere 20 Informationsfelder können für jedes Programm frei konfiguriert werden. Auch ein freies Textfeld ist vorhanden. Das Rezept wird übersichtlich in eine Tabelle eingegeben, wobei jede Spalte einen Abschnitt darstellt, sortiert nach Verfahrensschritt, Abschnittszeit, Sollwerten und Steuerspuren. Sollwert- und Steuerspurgrafiken können mit beliebig vielen Kanälen zeitecht dargestellt werden. Die Segmente werden grafisch eingeblendet. Schließlich ist ECS-2000 auch netzwerkfähig.

ECS Anlagenbedienung Dynamische Visualisierungsbilder können in Form von Daten oder Bildanimationen frei erstellt werden. Animationen werden mit dem mitgelieferten Graph-Designer erzeugt. Die Bedienoberflächen, also zum Beispiel die Handebene, kann beliebig gestaltet werden. Die Programmgeberdaten werden mit Steuerfunktionen tabellarisch dargestellt und die Sollwertkurven zeitrichtig mit den Istwerten eingeblendet. Dadurch können diese beiden Kurven leichter verglichen werden, was besonders bei der Fehlersuche von Vorteil ist. Für jeden Regler gibt es ein Fenster mit allen Parametern, in dem, wiederum tabellarisch, alle Regelzonen mit Bezeichnung, Soll- und Istwert sowie Stellwert und Abweichung angezeigt werden. Für den mit beliebig vielen Kanälen versehenen Schreiber können alle Parameter (Kanäle, Farben, Beschriftung, usw.) frei konfiguriert und diese Konfigurationen gespeichert werden. Mit einem Fadenkreux können Detailwerte abgelesen und der Zoom mit der Maus positioniert werden. Die verfügbaren Alarme werden mit Uhrzeit, Zeitpunkt und Status aktuell angezeigt. Weitere 256 Zeichen sind für einen Zusatztext vorgesehen. Weiterhin besteht eine Alarm-History mit Text, Zeitpunkt und Status. Das Prozessvisualisierungssystem InTouch™ kann einfach als ActiveX-Modul eingebettet werden. Der Bildschirminhalt des angeschlossenen Stange-Gerätes (SE-4xx, SE-5xx) wird 1:1 auf einer Seite dargestellt. Das Gerät kann von dieser Seite komplett fernbedient werden. Bei einem frei definierbaren Ereignis wird automatisch ein PopUp-Fenster mit dem entsprechenden Ereignis generiert.

ECS Auswertung Für jede Anlange können beliebig viele Chargen verwaltet werden. Eine Chargensortierung ist nach den ersten drei Feldern im Chargenkopf (Strukturbaum wie bei Windows-Explorer) möglich. Die Unterbrechung der Datenaufzeichnung eines laufenden Prozesses hat zur Folge, dass ECS 2000 zwei Chargen anlegt. Die Erste reicht von der Datenaufzeichnung bis zur Unterbrechung, die Zweite enthält alle Daten nach der Wiederaufnahme der Speicherung. Durch eine neue Funktion in der ECS Auswertung können diese Chargen zu einer zusammengeführt werden. Der Chargenkopf besteht aus Nummer, Bediener, Bezeichnung, Erstellungs- und Änderungsdatum. Zu jeder Charge stehen 20 frei konfigurierbare Infofelder (z.B. Auftrags-Nr. usw) sowie ein freies Textfeld zur Verfügung. Gespeicherte Analog- und Digitalwerte (max. 200) werden grafisch dargestellt. Die Logdaten werden in einer Tabelle mit Zeitstempel aufgezeichnet. Für die Speicherung sind 2 Takte (schnell / langsam) wählbar. Bei dieser Charge ist die Liste der Alarme der Anlage mit Zeitpunkt, Text und Status versehen. Eine Grafikauswertung ist mit allen gespeicherten Kanälen möglich, wobei alle Parameter (Kanäle, Farben, Beschriftung, usw.) konfiguriert werden können. Beliebig viele Konfigurationen können gespeichert werden. Zum Vergleich kann eine andere Charge gleichzeitig geladen werden. Kanalweise können bis zu 10 Chargen übereinander gelegt und verglichen werden (Zoom, Fadenkreuz).

ECS Designer Hintergrundbilder sind mit beliebigen Bitmap-Zeichenprogrammen (z.B. Paintbrush) erstellbar, wobei die Speicherung im BMP-Format erfolgt. Das Hintergrundbild kann jederzeit im Editor ausgetauscht werden, ohne die Animationen zu beeinflussen. Programmregler-Daten (Sollwerte, Istwerte, Formelwerte, usw.) werden per drag-and-drop eingeblendet. Eine Eingabe von Werten im Bild ist problemlos möglich. Für beliebige Digitalwerte können bis zu 3 Bitmaps (z.B. für Ein / Aus / Alarm) aus einem Verzeichnis per drag-and-drop zugeordnet werden. Digitalzustände können im Bild eingeblendet werden. Dies gilt auch für Texte, die zusätzlich noch frei positioniert werden können. Über eine 3D-Taste kann ein anderes Bild der Anlage aufgerufen werden; beliebig viele Bilder sind möglich. Mit der Funktion Teilgrafik können zoombare Bitmaps im Bild positioniert werden.

ECS Systemkonfiguration Die Verwaltung der Konfigurationen ist anlagenbezogen (Strukturbaum wie beim Windows-Explorer). Bis zu 16 Anlagen (ECS-2000-16) können verwaltet werden. Die Konfigurationsgruppen werden in übersichtlicher Tabellenform dargestellt. Änderungen können direkt in der Tabelle vorgenommen werden. Die gesamte Konfiguration einer Anlage wird mit einem Tastendruck gespeichert; sie kann auf die gleiche Weise zurückgespielt werden. Import von externen Daten in das Chargenprotokoll ist möglich. Das Chargenprotokoll kann beim Chargenstart mit Daten aus externen Datenquellen über die Schnittstellen DDE, OPC oder Datei gefüllt werden.

Nutzung von Stange-Reglern in Neuanlagen und Umrüstung von installierten Anlagen

Neuausstattung mit STANGE-Reglern
Für gewisse Modelle von Koyo Thermo Systems Öfen ist es möglich auf Anfrage einen Stange Controller statt der Standardregler zu integrieren und so die besonderen Möglichkeiten der Stange-Regler zu nutzen. Je nach Komplexität der Anlage wird der Programmregler ausgewählt. Mit Hilfe der dezentralen Peripherie kann das System bei Bedarf über digitale und analoge Ausgänge mit Modulen erweitert werden bzw. ein ECS-2000 nachträglich angeschlossen werden.

Umrüstung von Öfen
Sollten Sie mit Ihrer derzeitigen Ofensteuerung nicht zufrieden sein, so bietet Ihnen Crystec die Möglichkeit an, Ihren bestehenden Ofen af eine Steuerung von Stange umzurüsten und so in den Genuss der zahlreichen Vorteile dieser Regler zu kommen. Aufgrund ihrer Maße lassen sich die Programmregler von Stange platzsparend und einfach in ein vorhandenes System einbauen und bieten dennoch eine visualisierte Darstellung der Prozessvorgänge und eine Sicherung der Werte und Daten über eine PC-Schnittstelle.

Stange Elektronik und Crystec freuen sich darauf, für Sie eine Anlage aufzubauen oder einen bestehenden Ofen umzurüsten, der Ihren strengsten Anforderungen entspricht.

Bitte kontaktieren Sie uns, falls Sie Fragen haben!

Crystec Technology Trading GmbH, Germany, www.crystec.com, +49 8671 882173, FAX 882177

Begriffserläuterungen

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