Robuste Sensorik für die Stahlproduktion
Zuverlässige Datenerfassung in Hochtemperatur-Industrieumgebung
Digitalisierung zur Optimierung der Fertigung ist aktuell in einem großen Ausmaß fortgeschritten und Stand der Technik. In einigen Anwendungen ist diese erstrebenswert, kann jedoch aufgrund der rauen Umgebungsbedingungen nicht umgesetzt werden. In solchen Umgebungen ist es unmöglich Standardgerätschaften oder Komponenten einzusetzen, was massgeschneiderte Systeme erfordert. Durch die Erkennung von Fehlerzuständen in Stahlwerken ist es möglich Unfälle, teure Produktionsstillstände und Schäden zu verhindern.
LCM hat gemeinsam mit RHI eine mobile Sensorik mit einem drahtlosen Sensornetzwerk entwickelt, die es ermöglicht mit Sensoren ermittelte Fehlerzustände zu übertragen. Dafür wurde eine sehr applikationsspezifische Entwicklung der mobilen Sensorik und deren Schutz umgesetzt, mit den Anforderungen einer stabilen und robusten Übermittlung bei geringem Energieverbrauch. Die Lösung ermöglicht es Schäden zu verhindern und in der sehr energieaufwändigen Produktion von Stahlprodukten Störfälle zu vermeiden.
Projektpartner: RHI Magnesita
Anforderungen
- Umsetzung stabiler drahtloser Kommunikation in rauer metallischer Industrieumgebung bei hohen Temperaturen
- Sensorik an sehr heißen Positionen, d.h. >>200°C und Auswertung der Sensoren mit einer mobilen Elektronik bei Temperaturen bis zu 120°C
- Schutz von Elektronikkomponenten gegen hohe Temperaturen
- Erkennen von Fehlerzuständen, um Schäden zu verhindern, die hohe Kosten in der Produktion zur Folge haben
- Lokalisierung der mobilen Sensorik anhand des drahtlosen Funknetzwerkes
Lösung
- Einsatz von geeigneten drahtlosen Funkprotokollen und Aufbau eines drahtlosen Mesh Sensor Funknetzwerkes mit sehr geringem Energiebedarf auf der mobilen Sensorelektronik
- Auswahl geeigneter Komponenten für hohe Temperaturen, kritische Komponenten sind direkt der Hitze ausgesetzte Verkabelungen und Energiespeicher die bei Temperaturen bis zu 125°C zuverlässig arbeiten
- Entwicklung, Test und Inbetriebnahme einer Elektronik, speziell eines Funkmoduls, das bis zu 120°C erfolgreich in der Anwendung funktioniert und das bei sehr geringem Energieverbrauch
- Optimierung des Energieverbrauchs durch Einsatz von ultra-low power Strategien in der Software, dem Verhalten und des Hardwareaufbaus mit der Anforderung erkannte Fehlerbilder unmittelbar übertragen zu können
- Thermische Simulation und Konzeptentwicklung für den Schutz der Elektronik gegen die heiße Umgebung unter Berücksichtigung der Wärmeleitungen, Wärmestrahlung und Konvektion der Luft
- Signalinterpretation der Sensoren und Ableitung von Fehlerursachen mit physikalischen Anwendungswissen und der aktuellen Position in der Fertigung
- Analyse der aktuellen Verbindungen im drahtlosen Sensornetzwerk und smarte Positionierung der Edge Router im Sensornetzwerk mit dem Ziel die aktuelle Position der mobilen Sensorik in der Fertigung zu ermitteln an den kritischen Orten
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