Archiv Fachartikel Papiertechnik

Qualifizierte Ausbildung für die Praxis

Das Schulzentrum Papiertechnik – Papiermacherschule verfügt über umfassende, fachspezifische Laborräume, die zur praxisnahen Ausbildung von angehenden Papiertechnologen und Meistern, aber auch Instandhaltern und Studenten des dualen Studiengangs Papiertechnik genutzt werden. Moderne Messtechnik in den Einrichtungen unterstützt Lehrer wie Schüler im Unterricht. Dieser Beitrag befasst sich speziell mit der im MSR-Labor und Pumpentechnikum eingesetzten Füllstand- und Druckmesstechnik. In den vergangenen Jahren wurden die Anlagen sukzessive erweitert und weiterentwickelt. Aktuell steht die schrittweise Digitalisierung für „Industrie 4.0“ auf dem Programm.

Dipl.-Ing. Christian LangensiepenBranchenmanagement Papierindustrie

VEGA Grieshaber KG, Schiltach

Aufbau des MSR-Labors

An einer eigenkonzipierten Schulungsanlage und acht didaktischen MSR-Anlagen werden die Grundlagen der Regelungstechnik von der pneumatischen über die digitale Einzelregelung bis hin zum modernsten Prozessleitsystem vermittelt.

Das Schulungsangebot reicht von der Einführung in die MSR-Technik über die Optimierung des Regelverhaltens und die Automatisierung der Produktionssysteme bis zur Erstellung einfacher Prozessleitsysteme und Steigerung der Anlageneffizienz mittels PLS.

Mit Hilfe von vielen industriellen Mess- und Stelleinrichtungen, die in verschiedenen Regelstrecken der gesamten Anlage integriert sind, wird ein praxisnaher Einstieg in Steuerungen und Regelungen diverser technologischer Prozessgrößen in der Papierindustrie ermöglicht.

Durch die Aktivierung oder Zuschaltung unterschiedlicher Störfaktoren können produktionsähnliche Unregelmäßigkeiten simuliert werden, deren Ursachen und die Behebung in Schulungsgruppen erforscht und analysiert werden. Auf diese Weise üben die Lernenden einen praxisorientierten Umgang mit Prozessproblemen, um Ausfallzeiten oder Qualitätsverluste in der Produktion zu vermeiden.

Ziel ist dabei eine schnelle und erfolgreiche Fehlersuche. Abbildung 2 zeigt den Aufbau der Anlage aus regelungstechnischer Sicht.

Flexibles Prozessleitsystem

WinErs ist ein modular aufgebautes Prozessleit- und Prozessautomatisierungssystem mit integrierter Soft-SPS. Es ist flexibel und schnell erlernbar und dient zur Steigerung des Automatisierungsgrades der Schulungsanlage. Es verbessert die Regel- und Bedienbarkeit der Prozesse, die Analysemöglichkeiten der aufgenommenen Daten und die Überwachung technologischer Abläufe.

Mit diesem System lassen sich hochkomplexe Schaltungen realisieren, in denen mehrere Regelkreise miteinander verknüpft werden. Durch die Vielfalt der Regelkreise und Schaltungskombinationen lassen sich Unterrichtsaufgaben auf unterschiedlichsten Fachwissensniveaus durchführen.

In der höchsten Fachstufe der Ausbildung erfolgt die Bedienung, Prozessdatenerfassung, Steuerung und Regelung mit selbstentworfenen Ansichtsseiten und Strukturbildern.

Vielseitiges Pumpentechnikum

Das Pumpentechnikum wurde 1998 im Rahmen einer Diplomarbeit konzipiert und ging im Jahr danach in Betrieb. Über die zuvor beschriebenen Einsätze hinaus dient es auch als Baustein des Weiterbildungsprogramms der Bildungsakademie mit den Seminaren „Pumpen und Armaturen in der Papierindustrie“ sowie „Vakuumsysteme an der Papiermaschine“.

Flexible Ausstattung

Insgesamt stehen sechs Pumpenprüfstände zur Verfügung: zwei mit flexiblen Schlauchanschlüssen für beliebige Pumpen, zwei mit baugleichen Kreiselpumpen, einer mit einer Exzenter-Schneckenpumpe, einer mit einer Vakuumpumpe, sowie zusätzlich eine selbstansaugende Vorpumpe zur Befüllung der Anlage aus einem unterirdischen Tank.

Am Stand für die Exzenterpumpe kann auf Besonderheiten dieser Bauart (Verdrängerpumpe) eingegangen werden. Die Stände mit flexiblen Schlauchanschlüssen ermöglichen Montage- und Reparaturarbeiten.

Nicht nur die Pumpen, sondern auch die erforderlichen manuell oder elektrisch betätigten Schieber, Kugelhähne und Ventile sind in der Anlage vorhanden. Zusätzlich sind auch unterschiedliche Formstücke zum Darstellen von Druckverlusten in Rohrleitungen integriert.

Ergänzt wird die Ausstattung mit Volumenstrommessungen (Normdüse, Staurohrsonde, Prandtl-Rohr, Schwebekörper-Durchflussmesser, magnetisch-induktive Systeme) und Prozessdruckmessungen. Damit lassen sich die erforderlichen Prozessgrößen zum Beispiel zur Aufnahme einer Pumpenkennlinie erfassen.

Umfassende
Versuchsmöglichkeiten

Damit ist ein Technikumsbetrieb unter realistischen Praxisbedingungen sichergestellt. Die Bediener führen an einer realen Anlage praktische Versuche durch, nehmen Pumpenkennlinien auf und lernen die Arbeitsweise der verschieden Pumpen kennen. An jedem Pumpenstand kann der Volumenstrom, der Vor- und Nachdruck, sowie die Temperatur gemessen werden. An bestimmten Prüfständen sind zusätzlich eine Drehzahlregelung und eine Ermittlung der Leistungsaufnahme möglich. Damit kann eine Anlagenkennlinie und der resultierende Betriebspunkt aufgenommen werden.

Modernste Messtechnik

Voraussetzung für einen erfolgreichen Betrieb von MSR-Labor und Pumpentechnikum ist die exakte Erfassung der Füllstand- und Druckwerte. Die eingesetzte Messtechnik ist dabei denselben Anforderungen wie in realen Anlagen unterworfen: Vibrationen sowie Saug- und Druckschläge durch schnellschließende Ventile. Deshalb wurde seitens des Papierzentrums Wert auf eine dauerhaft sicher funktionierende Messtechnik gelegt, bei der man sich auch aufgrund der installierten Basis in der Papierindustrie für VEGA entschieden hat.

Dazu werden Sensoren wie Druckmessumformer VEGABAR 82 mit keramischer Messzelle, Radarsensoren VEGAPULS 64 in 80 GHz-Technik, geführtes Radar VEGAFLEX 81 in Koaxialausführung und VEGASON 61 auf Ultraschallbasis eingesetzt. Als Besonderheit besteht im MSR-Labor die Möglichkeit, in einem Behälter den Füllstand mit unterschiedlichen Sensoren zu messen. Bei den beengten Einbaubedingungen leistet dies bei den Radarsensoren für Flüssigkeiten aktuell nur der VEGAPULS 64 mit seiner extremen Signalbündelung. Diese Anordnung gestattet einen direkten Vergleich und eine Bewertung der Messprinzipien nebeneinander für die Praxis.

Die Messwerte gelangen als 4 … 20 mA-Signale über Buskoppler und Ethernet an das Leitsystem und werden dort als Istwerte in den Reglern weiterverarbeitet. Anzeige- und Bedieneinheiten VEGADIS 81 mit großen Displays an den Behältern zeigen die Messwerte zusätzlich vor Ort an. Darüber hinaus ermöglichen sie dem Lehrpersonal jederzeit einen Sensorzugriff für Parametrier- und Diagnosezwecke sowie für vertiefende Unterrichtsinhalte.

Mit dem MSR-Labor und dem Pumpentechnikum im Haus Metsko verfügt das Papierzentrum Gernsbach über zwei technisch und didaktisch sehr gut konzipierte Einrichtungen. Durch ein hohes Maß an Eigeninitiative in Entstehung und Ausstattung und die langjährige Zusammenarbeit mit VEGA ist es gelungen, modernste Mess- und Automatisierungstechnik zu etablieren und die Weiterentwicklung Richtung Industrie 4.0 vorzubereiten. Beide Einrichtungen leisten damit einen wichtigen Beitrag, um das hohe Ausbildungsniveau in der Papierindustrie heute, aber auch in Zukunft sicherzustellen.

(Nachdruck aus Wochenblatt für Papierfabrikation 5/2017)


Abb. 1: Messanlage für Füllstand, Druck und Durchfluss im MSR-Labor.