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Die Erfindung betrifft ein Steuersystem
einer Beschichtungsanlage für
ein Beschichtungsmedium, wie Pulver oder Naßlack, mit mindestens einem
Beschichtungsgerät.
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Herkömmliche automatisierte Beschichtungsanlagen
werden über
speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) gesteuert. Dabei befindet
sich eine zentrale Recheneinheit in einem Schaltschrank, von dem
aus eine Vielzahl von elektrischen und pneumatischen Leitungen zu
den Sensoren und Stellgliedern (Aktoren) der Anlage gehen.
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Die aktuellen Zustände der
Sensoren (z.B. Fördertakt,
Füllstand
usw.) werden zyklisch von der Zentraleinheit erfaßt (sequentielles
Polling), die notwendigen Reaktionen der zugehörigen Stellglieder werden jeweils
errechnet und dann an diese weitergeleitet. Sobald das Aufgabenspektrum
durch die Einbindung weiterer Sensoren und Stellglieder umfangreicher
wird, entsteht ein zusätzlicher
Datenfluß durch
die SPS, den diese ab einem gewissen Umfang nicht mehr verarbeiten
kann.
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Die kritische Datenmenge wird bei
größeren Lackiersystemen
mit zahlreichen Beschichtungsgeräten,
einschließlich
der zugehörigen
Sensoren und Stellglieder, leicht überschritten.
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Dabei ist die SPS wegen ihrer zentralen
Stellung in herkömmlichen
Anlagen der neuralgische Punkt des Gesamtsystems. Neben einem enormen Verkabelungs-
und Leitungsaufwand (elektrisch und pneumatisch) sowohl für den Schaltschrankaufbau als
auch am Lackierort ist die individuelle Programmierung der Anlagen
sehr aufwendig und schwierig. Bei der Einschaltung von neuen Komponenten
muß die
Zentraleinheit neu programmiert werden; während dieser Zeit steht die
Anlage.
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Treten Funktionsstörungen der
SPS nach Inbetriebnahme auf, können
leicht hohe Schäden durch
den damit verbundenen Ausfall der Gesamtanlage entstehen.
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Schließlich fehlt es den bekannten
speicherprogrammierbaren Steuerungen besonders im Hinblick auf die
Integration von Kundenwünschen
an Flexibilität.
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Die Druckschrift
EP 0706102 A2 offenbart ein
Pulverbeschichtungssystem mit einer Vielzahl von Sprühpistolen,
die mit einer Vielzahl von Steuerungen über ein LON-Bussystem verbunden
sind. Die Sprühpistolen
werden von Signalen über
ein weiteres Bus-system gesteuert. Dabei werden Parameter bezüglich der
entsprechenden Eigenschaften jeder der Sprühpistolen gespeichert.
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In der Druckschrift "Wagner Pulver News" in "Journal für Oberflächentechnik" vom August 1997 wird
ein Airflowmodul für
Pulverbeschichtungsgeräte beschrieben,
das über
ein LON-Bussystem
angesteuert wird und die Kontrolle der Luftdurchflußsensoren
und Proportionalventile beinhaltet. Damit wird sichergestellt, daß der Sollwert
des Pulverausstosses den Vorgaben entspricht.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher,
ein neues Steuersystem für
eine Beschichtungsanlage anzugeben, das möglichst einfach strukturiert,
flexibel und sowohl hinsichtlich der Anzahl der Beschichtungsgeräte als auch
der Überwachungs-
und Steuermöglichkeiten
leicht erweiterbar ist und den Einsatz von Expertenwissen bei Betrieb
der Anlage minimiert. Zusätzlich
sollen der Arbeitsaufwand für
die Projektierung und Montage sowie die Herstellungskosten gesenkt
werden.
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Diese Aufgabe wird durch ein Steuersystem einer
Beschichtungs-anlage mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Weitere
bevorzugte Ausführungsformen
des Steuersystems sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Bei einem Steuersystem nach der Erfindung sind
dem oder jedem Beschichtungsgerät
einer Beschichtungsanlage eine eigene Mengenmeßeinrichtung und eine Mengensteuereinrichtung
für das
Beschichtungsmedium, insbesondere Beschichtungspulver oder Naßlack, sowie
ein digitales Steuergerät zugeordnet,
welches das Beschichtungsgerät
selbsttätig
steuert und/oder regelt. Die genannten Baugruppen sind dabei über eine
einheitliche LON-Bus-struktur miteinander verbunden.
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Das Steuersystem nach der Erfindung
ermöglicht
den Aufbau eines integrierten modularen Beschichtungssystems. Ein
solches Beschichtungssystem ist sowohl bei einfachen Handanlagen
als auch bei komplexen automatischen Beschichtungsanlagen einsetzbar
und flexibel an Spezialwünsche des
Anwenders anpaßbar.
Dies gelingt dadurch, daß das
Steuergerät
anders als bei einem SPS-System nur noch über elektrische Signalleitungen
mit den übrigen
Baugruppen verbunden ist, und daß aufgrund des Einsatzes einer
LON-Busstruktur schon für
die kleinste Beschichtungseinheit mit nur einem Beschichtungsgerät der Verkabelungsaufwand
minimiert ist.
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Das Prinzip des erfindungsgemäßen Steuersystems
erlaubt es, bei Beschichtungsanlagen mit mehreren Beschichtungsgeräten die
Steuer-, Überwachungs-
und Regelungsfunktionen zu dezentralisieren. Hierzu sind die Mengenmeßeinrichtungen und
die Mengensteuereinrichtung nach An von "intelligenten" LON-Netzwerk-Knoten aufgebaut. Jeder dieser
LON-Netzwerk-Knoten enthält
einen Sensor und/oder ein Stellglied, eine anwendungsspezifische Elektronik,
einen Steuerbaustein und eine Schnittstelle zum LON-Bus.
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Die LON-Knoten sind in einem LON-Netzwerk
(LON: Local Operating Network) verbunden. Ein LON-Netzwerk ist eine
von zahlreichen bekannten Netzwerk-Konfigurationen, die nach den
Feststellungen der Erfinder sich für die Anwendung in Beschichtungssystemen
besonders eignen und deshalb hier ausgewählt worden sind.
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Ein LON-Netzwerk besteht aus einer
Vielzahl einzelner Knoten, einer Übertragungsleitung und einem "Datenprotokoll", welches die Regeln
für den Datenaustausch über diese
Leitung festlegt. Die Kombination aus Leitung und Datenprotokoll
wird auch als Bus bezeichnet. LON-Knoten verfügen über Eigenintelligenz, sie können sich
im Netz selbst anmelden und anderen Knoten ihre Funktion mitteilen sowie
sich selbst an die Konfiguration des Gesamtsystems anpassen und
umprogrammieren. Eine übergeordnete
(hierarchische) Steuerung ist hierfür nicht notwendig.
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Der Bus verbindet diese "intelligenten" LON-Netzwerk-Knoten
mit dem digitalen Steuergerät, so
daß eine
autarke, sich selbst regelnde Funktionseinheit entsteht, wodurch
eine vollständige
Dezentralisierung der Steuerung der Beschichtungsanlage möglich wird.
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Das Steuergerät kann seinerseits einen solchen
LON-Netzwerk-Knoten bilden, der über
die LON-Busstruktur mit weiteren gleichen Beschichtungs-Funktionseinheiten
und anderen Komponenten des Systems verbindbar ist. Die Konfiguration
der verschiedenen System-Komponenten
als LON-Netzwerk-Knoten erhöht
nochmals die Flexibilität
hinsichtlich der Anzahl der Beschichtungsgeräte und der Überwachungs- und Steuermöglichkeiten,
weil problemlos weitere System-Komponenten in Form von zusätzlichen
LON-Netzwerk-Knoten in das Netzwerk eingeschaltet werden können, die
wiederum keine Einbindung in ein zentrales Steuersystem benötigen, sondern
dezentral gesteuerte Funktionseinheiten sind. Durch das Zusammenspiel
der Systemkomponenten ergibt sich eine Funktionalität die erheblich über der
Summe der Einzelkomponenten liegt (Synergie).
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Die Erfindung ist im folgenden anhand
des Beispiels einer elektrostatischen Pulverbeschichtungsanlage
mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert.
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1a zeigt
schematisch ein Pulversprühsystem
nach dem Stand der Technik;
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1b zeigt
ein Steuersystem nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
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2a zeigt
ein Steuersystem nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
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2b zeigt
eine modifizierte Ausführungsform
des Steuersystems der 2a;
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3 zeigt
eine Pulverbeschichtungsanlage mit einem Steuersystem der Erfindung;
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4 zeigt
eine erweiterte Pulverbeschichtungsanlage mit einem Steuersystem
der Erfindung; und
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5 zeigt
Beispiele für
zwei Knoten des erfindungsgemäßen Steuersystems.
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1a zeigt
schematisch eine Pulverbeschichtungsanlage mit einem Steuersystem
nach dem Stand der Technik. Die Hauptkomponenten dieser Beschichtungsanlage
sind ein analoges Steuergerät 10,
ein Förderinjektor 12 und
eine Sprühpistole 14.
Das Steuergerät 10 erhält über eine
Leitung 11 Druckluft und stellt den Luftdruck für die Förderluft und
die Dosierluft des Förderinjektors 12 sowie
die Zerstäuberluft
der Sprühpistole 14 ein
und zeigt diese Größen an.
Die Förder-
und die Dosierluft werden über
eine Förderluftleitung 16 und
eine Dosierluftleitung 18 dem Förderinjektor 12 zugeführt, welcher
Beschichtungspulver aus einem Pulvervorratsbehälter 20 ansaugt und
ein Pulver-Luft-Gemisch erzeugt, das über eine Speiseleitung 22 zu
der Sprühpistole 14 transportiert
wird. Die Zerstäuberluft
wird direkt durch eine Zerstäuberluftleitung 24 von
dem Steuergerät
zur Sprühpistole
geleitet. Der Pulvervorratsbehälter
weist eine (nicht gezeigte) Fluidisiereinrichtung und einen Fluidisierlufteingang
auf.
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In dem Steuergerät 10 ist zusätzlich ein Strom-/Spannungs-Steuerteil 26 untergebracht,
das über
eine Leitung 28 ein Steuersignal an die Sprühpistole 14 überträgt, um das
für die
elektrostatische Pulverbeschichtung benötigte Potential zu erzeugen.
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Beim Betrieb der beschriebenen Pulverbeschichtungsanlage
müssen
im wesentlichen sieben Betriebsparameter eingestellt und überwacht
werden, von denen die Beschichtungsqualität abhängig ist und die zum Teil in
Wechselwirkung zueinander stehen. Diese Betriebsparameter sind:
Förderluft, Dosierluft,
Zerstäuberluft,
Hochspannung und Strom des Hochspannungserzeugers, Pulverniveau
im Vorratsbehälter
und Fluidisierluft.
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Da in der Praxis alle diese Betriebsparameter
von ungelernten Hilfskräften
eingestellt und überwacht
werden müssen,
besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit von Fehlbedienungen. Um gute
Beschichtungsergebnisse erzielen zu können, ist spezielles Expertenwissen
für die
Einstellung erforderlich.
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1b zeigt
eine erste Ausführungsform des
Steuersystems der Erfindung. Das Steuersystem besteht im wesentlichen
aus einem digitalen Steuergerät 30 mit
einem Strom/Spannungssteuerteil 26, einem Förderinjektor 32,
einer Sprühpistole 34,
einer Pulvermengenmeßeinrichtung
in Form eines Pulvermengensensors 36 und einer Pulvermengensteuereinrichtung
in Form einer Proportionalventileinheit 38.
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Das digitale Steuergerät 30 hat
einen Steuersignalausgang 40 zur Abgabe von Steuersignalen
an die Proportionalventileinheit 38 und einen Spannungssignalausgang 42 zur
Abgabe eines Spannungssteuersignals an die Sprühpistole 34. Die Sprühpistole
enthält
einen (nicht gezeigten) Hochspannungserzeuger. Das Steuergerät hat einen
Signaleingang 44 für
ein Rückführungssignal
von dem Pulvermengensensor 36. Ferner wird die Proportionalventileinheit 38 aus
einer Luftzufuhrleitung 46 gespeist, welche sich in eine
Förderluftleitung 48 und eine
Dosierluftleitung 50 verzweigt, um das von dem Injektor
ausgegebene Pulver-Luft-Gemisch einzustellen bzw. zu regeln.
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Das in 1b gezeigte
Steuersystem der Pulverbeschichtungsanlage kann durch Umrüsten einer
bekannten Anlage gemäß 1a aufgebaut werden, indem
das analoge Steuergerät 10 durch
das digitale Steuergerät 30 ersetzt
wird, die Proportionalventileinheit 38 an dem oder in der
Nähe des
Injektors 32 angebracht wird und der Pulvermengensensor 36 in
die Pulverzuführung 52 für jede Sprühpistole 34 möglichst
nah an der Sprühpistole
eingebaut wird.
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Bei der in 1b gezeigten Anordnung wird das von dem
Injektor 32 erzeugte Pulver-Luft-Gemisch von dem Pulvermengensensor 36 erfaßt, der ein
entsprechendes Signal über
die Leitung 56 an das digitale Steuergerät 30 abgibt.
Dieses schickt über
die Leitung 58 ein Steuersignal an die Proportionalventileinheit 38 zur
Einstellung der Förderluft
und der Dosierluft, um das Pulver-Luft-Gemisch automatisch zu regeln.
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Anders als bei 1a führen
keine Druckluftleitungen von dem Steuergerät 30 zum Injektor 32 und
zur Sprühpistole 34.
Der Pulvermengensensor 36 und die Proportionalventileinheit 38 sind
mit dem digitalen Steuergerät 30 nur über die
Signalleitungen 56, 58 verbunden, auf denen elektrische,
digitale Steuersignale übertragen
werden, und die in Form einer Busstruktur realisierbar sind, wie
im folgenden näher
erläutert
ist.
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2a zeigt
schematisch eine weitere Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei der als Mengensteuereinrichtung
die Proportionalventileinheit in den Injektor 64 und der
Pulvermengensensor in die Sprühpistole 66 integriert
sind. Ein technisch gleichwertiges Ergebnis erhält man, wenn die Proportionalventileinheit
und der Pulvermengensensor in unmittelbarer Nähe des Injektors 64 bzw.
der Sprühpistole 66 angeordnet
sind.
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In 2a ist
das digitale Steuergerät 60, welches
im wesentlichen mit dem Steuergerät 30 der
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1b übereinstimmt,
lediglich schematisch dargestellt. Das Steuergerät 60 ist über einen
Pistolenbus 62 mit dem Injektor 64 und der Sprühpistole 66 verbunden.
Bei der Darstellung der 2a sind einzelne
Steuerleitungen 68, 70 von dem digitalen Steuergerät 60 zu
dem Injektor 64 bzw. der Sprühpistole 66, und eine
weitere Leitung 72 von der Sprühpistole 66 zurück zum digitalen
Steuergerät 60 gezeigt.
Diese Leitungen sind zu dem Pistolenbus 62 zusammengefaßt; dabei
deuten die Pfeile die jeweilige Richtung des Signalverlaufs an.
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Der Injektor 64 hat nur
eine zentrale Luftzuführung 74 und
nur einen Eingang für
die elektronische Ansteuerung. Von dem Injektor 64 führt eine Pulverspeiseleitung 76 zu
der Sprühpistole 66.
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Die Funktion des in 2a gezeigten Systems ist im wesentlichen
gleich der von 1b. Diese
Funktion wird jedoch mit weniger Einzelkomponenten erzielt, wodurch
sich der Aufwand für
das Ausschließen
von Signalleitungen und die Verlegung der Luftleitungen weiter verringert.
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Eine weitere Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Systems
ist in 2b gezeigt, wobei in
den 2a und 2b dieselben Komponenten
mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind.
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Bei dem Steuersystem gemäß 2b sind für die Signalübermittlung
keine Einzelleitungen mehr vorgesehen; die gesamte elektrische Signalübertragung
erfolgt über
den Pistolenbus 62. Dieser reicht vom Steuergerät 60 zum
Injektor 64 und von dort zur Sprühpistole 66. Die Signalübertragung über den
Pistolenbus 62 ist bidirektional.
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Der Pistolenbus 62 ist ein
LON-Bus, und die Proportionalventileinheit und der Pulvermengensensor
sind als LON-Knoten konfiguriert, die digital kodierte Signale empfangen
und senden, wie unten mit Bezug auf 5 näher beschrieben
ist.
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Eine weitere Ausführungsform eines Steuersystems
für eine
Pulverbeschichtungsanlage gemäß der Erfindung
ist in 3 gezeigt.
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In 3 sind
auf der rechten Seite mehrere (fünf)
Beschichtungsmodule aus jeweils einem di gitalen Steuergerät 60,
einem Injektor 64 mit integrierter Regeleinheit und einer
Sprühpistole 66 mit
integriertem Pulvermengensensor dargestellt, die über einen Pistolenbus 62 verbunden
sind. Diese Beschichtungsmodule 60 bis 66 bilden
autarke, selbst-regelnde Funktionseinheiten, welche ihre jeweiligen
Steuersignale von dem digitalen Steuergerät 60 erhalten. Sollwerte
und für
die Regelung notwendige Informationen über den Betriebszustand der
Beschichtungsanlage erhält
das Steuergerät 60 über einen
internen Bus 80.
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Über
den internen Bus sind mehrere Beschichtungsmodule 60 bis 66 miteinander
und mit einem zentralen Steuermodul 82 sowie mit weiteren Komponenten
des Systems verbunden. Zusätzliche, an
den internen Bus anschließbare
Module können neben
dem zentralen Steuermodul 82 ein Slave-Steuermodul 84,
ein Lückensteuermodul 86,
ein Pulverpegelsteuermodul 88, ein Positionssteuermodul 90 und
ein Bewegungssteuermodul 92 sein. Der Bus 80 ist
als LON-Bus ausgestaltet.
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Die Funktionen der einzelnen Module
entsprechen im wesentlichen denjenigen der bekannten analogen Systeme
mit dem Unterschied, daß die
Module als LON-Knoten konfiguriert sind und eine LON-Schnittstelle
besitzen, so daß sie
an den LON-Bus 80 anschließbar sind.
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Aufgabe des Steuermoduls 82 ist
die zentrale Versorgung der gesamten Pulverbeschichtungsanlage mit
elektrischer Leistung (Pfeil 91 und Anzeigelampe 98)
und Druckluft (Pfeil 93 und Anzeigelampe 94).
Anzeigelampe 96 zeigt den Aus-/Einzustand der Hauptbewegungsfunktionen
der Sprühpistolen 66 an.
Ferner weist das zentrale Steuermodul 82 einen Not-Ausschalter 99 mit
Alarmgeber auf, um bei einer Störung
das gesamte System von einer zentralen Stelle aus abschalten zu
können.
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Optional kann das zentrale Steuermodul 82 einen
Speicher für
die Aufzeichnung vergangener Prozeßparameter und die Speicherung
von Sollwerten enthalten, die aus dem Speicher abgerufen werden
können.
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Das Slave-Steuermodul 84 enthält ein zusätzliches
Netzgerät
und wird im Falle einer Erweiterung des Gesamtsystems eingesetzt.
Bei der Umsetzung der Erfindung in die Praxis kann das zentrale Steuermodul 82,
z.B. bis zu 24 Sprühpistolen
mit elektrischer Leistung und Druckluft versorgen. Falls innerhalb
einer Pulverbeschichtungsanlage mehr als 24 Sprühpistolen angeschlossen werden
sollen, übernimmt
das Slave-Steuermodul 84 deren Versorgung, wobei die Not-Ausschaltfunktion
für die
Gesamtanlage jedoch bei dem zentralen Steuermodul 82 bleibt.
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Das Lückensteuermodul 86 dient
zum Ausschalten der Sprühpistolen
in den Lücken
zwischen den an der Beschichtungsanlage vorbeigeförderten Werkstücken 200 oder
Werkstückteilen.
Das Pulverpegelsteuermodul 88 überwacht den Pegelstand in einem
Pulvervorratsbehälter
und stellt diesen für
die gleichmäßige Pulverförderung
auf einen konstanten Wert ein. Das Positionssteuermodul 90 steuert
die Position der Sprühpistolen
in z-Richtung abhängig von
der Dicke des zu beschichtenden Werkstücks 200, um stets
einen optimalen Abstand von Sprühpistole 66 zu
Werkstück 200 einzuhalten.
Das Bewegungssteuermodul 92 steuert die Auf- und Abwärtsbewegung
der Sprühpistole 66 abhängig von
der Höhe
des zu beschichtenden Werkstücks 200.
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Das in 3 gezeigte
System ist aufgrund seiner Busstruktur leicht erweiterbar und veränderbar,
weil sowohl weitere Beschichtungsmodule als auch sonstige zusätzliche
Module an den Bus angekoppelt werden können. Die einzelnen Komponenten,
die als LON-Knoten konfiguriert sind, können sich im System selbst
anmelden, andere Systemkomponenten erkennen, sich auf diese einstellen
und mit diesen kommunizieren. Bei An- oder Abkoppelung einzelner
Komponenten ist keine Umprogrammierung der anderen Komponenten nötig, weil
jeder LON-Knoten dem LON-Netz seine Funktion mitteilen und die für ihn bestimmten,
kodierten Signale selbsttätig
erkennen kann.
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4 zeigt
eine nochmals erweiterte Pulverbeschichtungsanlage, bei der über einen
dritten oder externen Bus 100 weitere Baugruppen angekoppelt sind,
die in größeren Pulverbeschichtungsanlagen vorkommen.
Diese weiteren Baugruppen werden über den externen Bus 100 ebenfalls
mit dem zentralen Steuermodul 82 verbunden. Sie umfassen
bei dem gezeigten Beispiel ein Pulverzentrum 102 mit einem
Pulvervorratsbehälter 104 und
einer Pulverniveausonde, ein Reinigungs-Steuermodul 106 für die automatische
Kabinenreinigung, eine Schichtdickenmeß- und Regeleinrichtung 108 und
eine Luftmengenregeleinrichtung 109 für ein Pulverrückgewinnungssystem 110,
ein Teileerkennungsmodul 111 und einen Fördertaktgeber 112.
Das zentrale Steu ermodul 82 verbindet den externen und
den internen Bus, die in Funktion und Aufbau im wesentlichen gleich
sind. Auch der externe Bus 100 ist vorzugsweise ein LON-Bus.
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Der Betrieb der in 4 gezeigten Pulverbeschichtungsanlage
läuft wie
folgt ab. Ein Werkstück 200 nähert sich
der Beschichtungskabine 120 und wird von dem Teileerkennungsmodul 111 erkannt. Das
Teileerkennungsmodul 111 erfaßt sowohl, daß ein Werkstück 200 sich
annähert,
als auch die Art, insbesondere Größe und Form des Werkstücks 200. Diese
Informationen werden auf den Bus 100, 80 gegeben
und stehen sofort bei allen anderen Komponenten der Pulverbeschichtungsanlage
zur Verfügung.
Dadurch werden die verschiedenen Komponenten, wie Sprühpistolen 66,
digitales Steuergerät 60,
Bewegungssteuermodul 92, Positionssteuermodul 90 etc.
in Bereitschaft versetzt. Mit Hilfe eines vom Fördertaktgeber 112 vorgegebenen
Fördertaktes
wird die Geschwindigkeit des Werkstückes erfaßt und ebenfalls auf den Bus 100, 80 gegeben.
Damit "wissen" die verschiedenen
Komponenten des Systems, wann das Werkstück 200 ankommt.
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Bei Ankunft des Werkstückes 200 beginnt die
erste Sprühpistole 66–1 zu
sprühen,
wobei aufgrund der Teile- und Geschwindigkeitsinformation bekannt
ist, welche Position in z-Richtung, d.h. welchen Abstand zum Werkstück 200 die
Sprühpistole haben
muß, welche
Hubbewegung die Sprühpistole machen
muß, wo
Werkstücklücken sind,
bei denen die Sprühpistole
abzuschalten ist, etc. Das der Sprühpistole 66–1 zugeordnete
digitale Steuergerät gibt
die Information, daß die
Pistole sprüht
bzw. nicht sprüht,
auf den Bus 80, so daß die
einzelnen Sprühpistolen 66–1 bis 66–n synchronisiert
werden können.
Innerhalb jeder Beschichtungseinheit 60–66 wird die ausgebrachte
Pulvermenge geregelt, wobei abhängig
von dem zu beschichtenden Werkstück verschiedene
Farben und verschiedene Sollwerte für die ausgebrachte Pulvermenge
vorgegeben werden können.
Diese Vorgaben sind in dem zentralen Steuermodul 82 oder
jedem digitalen Steuergerät 62 gespeichert,
und sie werden abhängig
von dem erkannten Werkstück 200 abgerufen.
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Bei dem in 4 gezeigten System ist über den
externen Bus 100 die automatische Regelung der Pulverschichtdicke
auf dem Werkstück 200 mit Hilfe
des Schichtdickensteuermoduls 108 und eines Schichtdickensensors 107 möglich. Über die
Luftmengenregeleinrichtung 109 kann das Absaugsystem 114 angesteuert
werden, um den Wirkungsgrad der Rückgewinnungsanlage 110 zu
optimieren, wenn abhängig
von der Gestalt des zu beschichtenden Werkstücks mehr oder weniger überschüssiges Pulver
abgesaugt werden muß. Über das
Reinigungssteuermodul 106 und eine automatische Reinigungseinrichtung 116 ist
eine vollautomatische Reinigung des Kabinensystems programmgesteuert
möglich.
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In 5 sind
zwei Beispiele für
die Anbindung von Einzelkomponenten an die Busstruktur in Form von
LON-Knoten dargestellt.
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5 zeigt
links das Schema eines Luftmengensensor-Knotens 212 und
rechts das Schema eines Proportionalventil-Knotens 214.
Die LON-Knoten 212, 214 sind aus einem Sensor,
wie dem Luftmengensensor 216 oder einem Stellglied (Aktor),
wie dem Proportionalventil 218, einer anwendungsspezifischen
Elektronik 220, einem Neuron-Chip 222 und einem Adapter
oder Transceiver 224 aufgebaut.
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Der Transceiver 224 dient
als Schnittstelle zur Verbindung des jeweiligen LON-Knotens mit
dem LON-Bus, der hier als Zweidraht-Kommunikationsleitung 62 dargestellt
ist. Der Neuron-Chip 222 bildet die
Schnittstelle zwischen dem Transceiver und der anwendungsspezifischen
Elektronik 220 und hat die Funktion, die LON-Knoten 212 oder 214 so
zu konfigurieren, daß immer
dasselbe Datenformat und Datenübertragungsprotokoll
für die
Kommunikation zwischen dem jeweiligen LON-Knoten und dem digitalen Steuergerät 30 bzw.
den anderen Konten eines LON-Netzes verwendet werden kann.
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Innerhalb des Neuron-Chips kann für Applikations-
und Steueraufgaben z.B. ein 8-Bit Mikrocontroller zur Verfügung stehen,
der sich in der zu ANSI-C kompatiblen Sprache Neuron-C programmieren läßt, so daß in jedem
Knoten Intelligenz vor Ort zur Verfügung gestellt werden kann.
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Ebenso wie der Luftmengensensor-Knoten 212 und
der Proportionalventil-Knoten 214 lassen sich auch die
anderen, an den internen oder den externen Bus 80, 100 angeschlossenen
Komponenten der Pulverbeschichtungsanlage so konfigurieren, daß wenigstens
für jede
Gruppe aus zusammengehörigen ähnlichen
Knoten ein einheitliches Bus-Datenprotokoll verwendet werden kann.
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Das oben beschriebene Steuersystem
führt zu
den folgenden Vorteilen: das Steuersystem bietet eine vollautomatische
Kontrolle der wesentlichen für die
Beschichtung wichtigen Größen, wobei
durch ständige
selbsttätige
Anlagenoptimierung die Notwendigkeit minimiert wird, Expertenwissen
bei der Anlageneinstellung einzubringen.
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Da alle wichtigen Beschichtungsparameter ständig automatisch
erfaßt
werden, ergibt sich die Möglichkeit
der vollständigen
Prozeßdokumentation.
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Die automatische Schichtdickenregelung
ermöglicht
die Einhaltung sehr enger Toleranzwerte.
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Dabei kann trotz der erzielten erheblichen Verbesserungen
der Anlageneffizienz das Bedienungspersonal reduziert werden.
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Durch Vermeiden oder zumindest Senken der
Einstell- und Optimierungszeiten steigt die effektive Produktionszeit
der Anlage.
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Änderungen
lassen sich lokal vornehmen, ohne daß das Gesamtsystem neu programmiert
werden muß,
wenn einzelne Komponenten ausgetauscht oder hinzugefügt werden.
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Der modulare Systemaufbau ermöglicht es dem
Kunden, sich eine Anlage nach seine Wünschen zusammenzustellen und
relativ unproblematisch zu erweitern.
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Für
die Umrüstung
eines bestehenden herkömmlichen
SPSSteuersystems sind in einer Übergangsperiode
hybride Steuerungen denkbar, welche das SPS-System in Kombination
mit dem LON-Netzwerk für
nur einige Funktionen verwenden.
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Durch die mit den LON-Knoten "vor Ort" installierte "Intelligenz" wird es möglich, die
verschiedenen Anlagenkomponenten mit zusätzlichen Testmechanismen auszurüsten, welche selbsttätig lokale Tests
durchführen.
Man kann Alterungserscheinungen über
das Anlagenverhalten bestimmen und diese über das Netzwerk abfragen.
In ähnlicher
Form läßt sich
auch jeder andere Funktionszustand der Sensoren und Aktoren bestimmen
und bei Bedarf eine Ferndiagnose per Modem durchführen. Fehler sind über die
Telefonleitung bis hinunter in die Sensor-/ Aktorebene lokalisierbar.
Updates und Upgrades der Steuersoftware lassen sich per Telefon
in dafür
vorbereitete Komponenten programmieren.
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Die in der vorstehenden Beschreibung,
den Ansprüchen
und der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch
in beliebiger Kombination für
die Realisierung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen
von Bedeutung sein. Die Erfindung ist insbesondere auf elektrostatische Pulverbeschichtungsanlagen
und auf Naßlackieranlagen
gleichermaßen
anwendbar.