锌是确保材料持久使用的优质元素,可确保钢材料免受腐蚀.因此,锌和铁元素密不可分的结合在一起,形成常见的铁锌合金.在这种工艺中,环境温度较高且存在爆炸性和毒性气体.相应的安全流程控制要求也极为苛刻.
位于德国杜塞尔多夫的surtec-research公司主要从事过程工业模拟设备的研发与生产,可对生产线中发生的（反应性）退火和（热浸）涂层工艺进行实验室模拟.模拟装置主要用于工艺改进和新产品开发.
为满足过程工业设备所面临的苛刻条件,surtec-research的控制系统供应商选用了节省空间、高度集成的WAGO-I/O-SYSTEM750系列自动化产品.
热镀锌并非最近才出现.其最早的工业工艺可以追溯到19世纪中叶.150多年后,这一既定流程仍然有必要进一步改善.特别是在汽车制造中,使用的钢板由于强度日益增大而越来越薄.随之而来的是对防腐蚀要求越来越高.
由于合金成分的多样性,现代汽车钢只能在特定条件下进行镀层,该项目负责人BjörnBeißner解释道.在整个行业中克服这些挑战意味着事先在实验室标准下对新合金、气体环境、温度曲线和流程进行测试.
为此,位于杜塞尔多夫的SurtecResearch公司研发出了退火和热镀锌模拟装置,福尔克控制系统公司为其设计了完整的自动化系统.主要挑战在于将镀锌设备中的连续直通过程转换为浸涂过程,以便随后将实验室结果一对一地转化到生产中.
“我们利用WAGO-I/O-SYSTEM收集设备传感器、开关及执行器提供给我们的所有数据.”
BjörnBeißner,项目负责人
WAGO-I/O-SYSTEM作为中央通信网络
以热镀锌模拟装置在不同区域中的压力和温度最新测量为例.
WAGO-I/O-SYSTEM在热镀锌模拟装置中形成一个通信网络,该网络在最狭窄的空间中用作所有信号处理的中央枢纽,并且还可保证ATEX区域的功能安全.
在金属样品退火以及随后将工件浸入液态锌合金的过程中,热镀锌模拟装置始终在高温下工作.退火阶段对于镀锌至关重要,因为此时钢表面上会形成精确定义的氧化层.
Beißner：“为了获得稳定的镀层,首先需要对材料表面进行精确的预氧化.”除了温度和停留时间之外,这还取决于密封的退火区和镀层区中的气体成分.由于存在极易爆炸的氢或兼具反应性和毒性的一氧化碳,因而控制系统的防爆和安全技术十分重要.
正因为如此,该项目采用了WAGO-I/O-SYSTEM750自动化控制解决方案.由于潜在危险系数高,必须杜绝错误操作.同样,功能故障或部件损坏也不得对实验室设施造成任何损坏.对设备采取广泛的保护措施,确保装有液态锌的坩埚与其上方感应炉之间的螺栓连接都可以通过电子固定盖板加以保护,防止被意外触碰.
安全和防爆作为功能单元
“压力开关监控熔池中的超压.以此确保氧气不会渗入到系统中”,项目负责人Beißner继续解释说,“我们以恒定的超压来驱动系统”.
显而易见,仅凭热镀锌模拟装置中的安全技术还不够.更确切地说,故障安全组件大部分仍安装在有爆炸危险的区域.“我们的客户对防爆的要求不断提高–需要完全满足本质安全要求”,Beißner说道.
与过去使用的经典隔离端子相比,万可技术的另一大优势在于：万可紧凑型故障安全Ex-i端子节省了大量空间,而且根据Beißner的经验,“比其它替代产品更紧凑.此外,我们需要的布线更少,这才是真正的优势,尤其是对空间有限的开关柜来讲.”开关柜有着严格的高度限制,因此内部空间有限,紧凑的自动化控制系统正是此应用的理想之选.
此系统中最为重要的是为开关柜传输信号的本质安全型PROFIsafe输入模块(750-663).
具有安全功能的本安型PROFlsafe输入模块（750-663/000-003）可降低风险,达到SIL3、Cat.4、PLe安全等级,并可连接位于危险环境0、1和2区的无源急停开关、安全门开关、模式选择开关和安全传感器.
故障安全输入模块应位于2区.此模块集安全功能与防爆保护于一身.电源也采用本质安全的750-606电源.750-375型现场总线适配器处理PLC和IPC方向上的PROFINET通信.它们构成所有数据的终点站,收集安全相关数据以及防爆信号,并将其打包传递到故障安全CPU或IPC.
临危不惧,轻松胜任
对于防爆区域,我们需要使用具有防爆及故障安全功能的自动化系统.同时,开关柜的空间有限,更需要紧凑型的解决方案.WAGO-I/O-SYSTEM750系列可提供通用且灵活的解决方案.
全面的产品系列包括安全模块以及防爆模块,紧凑的外形节省更多开关柜空间.面对爆炸性危险环境,万可自动化控制产品临危不惧,轻松胜任.
