Neben der Qualität des Mischvorgangs rücken heute die Prozess- und Arbeitssicherheit immer mehr in das Blickfeld der Anwender, wie Dipl.-Ing. Karsten Ollesch, Projekt- und Vertriebsingenieur bei der Glass GmbH & Co. KG, feststellt: „Zusätzlich zu einem perfekten Mischergebnis fordern unsere Kunden immer häufiger individuell auf ihre Produktionsabläufe abgestimmte Lösungen und Möglichkeiten zur lückenlosen Überwachung und Dokumentation der Herstellungsprozesse.“
Das Paderborner Unternehmen setzt diese Forderung mithilfe der flexiblen und leistungsfähigen Steuerungstechnik von B&R um. Die erforderlichen elektrotechnischen Einrichtungen wie auch die Software setzt das Unternehmen in eigener Regie um. Für die Programmierung nutzen die Glass-Ingenieure die moderne Engineeringsoftware Automation Studio, die auch die Realisierung von Prozessüberwachungssystemen unterstützt. Für die physikalische Anbindung eines ERP-Systems oder anderer Module greift Glass auf die integrierte Ethernetschnittstelle der B&R-Steuerung zurück. Alternativ bietet das Unternehmen die Möglichkeit, die gewünschten Daten auf einem USB-Stick zur weiteren Verwendung abzulegen.
Jüngstes Beispiel einer Mischeranwendung mit Prozessüberwachung, die Glass realisiert hat, ist eine 30 m lange Anlage zur Produktion von Gewürzmischungen. Dreh- und Angelpunkt der Anlage ist ein Intensivmischer von Glass aus der VAS-Baureihe. Die Steuerung des Mischers – ein Gerät aus der Power-Panel-Familie von B&R – überträgt die von der Steuerung gesammelten Prozessdaten über Ethernet an eine übergeordnete AS400. „Wichtig ist, dass der Mischer auch bei gestörter Ethernet-Verbindung – zum Beispiel im Falle von Wartungsarbeiten an der IT-Anlage – autonom weiterarbeiten kann und dabei keine Prozessdaten verloren gehen“, erläutert der Experte von Glass. Eine kontinuierliche Kommunikationsverbindung zur Übertragung der Prozessdaten kam daher nicht infrage. Die von Glass gewählte Lösung überzeugt durch ihre Einfachheit und Effizienz: Auf der übergeordneten AS400 läuft eine Task, die zum Monatsende eine Sicherung der Prozessdaten auslöst.
Dafür ist kein aufwendiges Protokoll notwendig. Es genügt eine (Kommando-) Datei, deren Vorhandensein in regelmäßigen Abständen von der Steuerung geprüft und gegebenenfalls interpretiert sowie ausgeführt wird. Liegt der Save-Befehl an, erstellt die Steuerung aus einem Speicherbereich, der Platz für das Protokollieren von 1500 Mischvorgängen bietet, eine kompakte Excel-Datei im CSV-Format und eine Save-Successfull-Datei. Die AS400 oder jeder andere über das Intranet mit der Mischanlage angeschlossene PC kann damit feststellen, ob die Exportdatei mit den Prozessdaten erfolgreich erstellt wurde und zur Abholung bereitsteht.
Ebenso einfach lassen sich neue Gewürzmischungsrezepte von der AS400 in Form einer CSV-Datei auf die Steuerung übertragen. Die Steuerung extrahiert dann aus dieser das neue Produktrezept. „Damit ist sichergestellt, dass das Power Panel jederzeit über alle Informationen verfügt und auch bei vorübergehendem Ausfall der Ethernet-Verbindung weiterproduzieren kann“, erläutert Ollesch.
Vor und hinter dem Mischer sind Staurollenbahnen für den Zu- und Abtransport der Mischcontainer installiert. Da eine besondere Stärke der Paderborner maßgeschneiderte Lösungen sind, haben sie nicht nur die Prozessüberwachung an die besonderen Bedürfnisse des Anwenders angepasst, sondern zusätzlich zum eigentlichen Mischprozess auch noch den Zu- und Abtransport der Container in die Steuerung integriert. Damit konnte die Auslastung der Anlage und folglich der Durchsatz maximiert werden. Den nötigen Antrieb liefern 14 Drehstromgetriebemotoren, deren Umrichter über eine Analogschnittstelle mit zwei SPSen aus der X20-Produktfamilie von B&R verbunden sind. Etwa 20 Lichtschranken werden von diesen Geräten ausgewertet, um die Position der Container exakt zu ermitteln. Die X20-CPUs sind als Slaves konfiguriert und kommunizieren mit dem darüber angeordneten Power Panel (Master) über eine schelle X2X-Verbindung. „Wir setzen heute durchgängig das X20-System ein. Es zeichnet sich durch seine kompakte Bauweise aus. Eine Eigenschaft, die bei dieser Anwendung besonders gefragt war“, führt der bei Glass für die Elektrotechnik Verantwortliche, Martin Duschner, aus.
Die mit den Gewürzmischungszutaten befüllten und mit EAN-Codes gekennzeichneten Mischcontainer werden, nachdem sie auf der Einlaufrollenbahn des Mischers abgestellt wurden, von der Steuerung automatisch zum Mischer befördert. Per EAN-Code und Scanner wird der jeweilige Container bzw. das zu fertigende Endprodukt vom Mischer identifiziert und das entsprechende Mischprogramm aus 100 möglichen Programmen geladen. Damit lassen sich die derzeit mehr als 1800 Gewürzmischungen des Mühlenunternehmens erzeugen.
Der Mischbehälter ist um die horizontale Achse komplett schwenkbar. Wenn die Trommelöffnung des Mischbehälters nach unten zeigt, werden die Mischcontainer mit dem Mischbehälter verbunden und dann vollautomatisch angekoppelt. Nach dem Ankoppeln wird der Mischbehälter mit dem Mischcontainer um 180° in die Arbeitsposition geschwenkt und der Mischprozess beginnt. Der dreiflügelige Mischarm sorgt für eine intensive Bewegung und Durchmischung des Produkts. Seitlich angebrachte Zerhacker lösen eventuell vorhandene Agglomerate auf und sorgen für eine gleichmäßige Benetzung der Trockenstoffe mit den Flüssigkomponenten.
Die Mischer von Glass eignen sich ausnahmslos für den Einsatz in der Nahrungsmittelproduktion. Sie können alle problemlos nass gereinigt werden, da auch die Bedieneinheit absolut wasserdicht ist und keine Fugen aufweist, in denen sich Schmutz absetzen kann. „Auf diese Anforderung hat B&R früh reagiert und bereits vor mehreren Jahren lebensmitteltaugliche Edelstahlvarianten des Power Panels mit der Schutzklasse IP 66 entwickelt“, betont Ollesch.
In der Gewürzmühlenanwendung erfolgt auch die Reinigung automatisch, indem ein mit Wasser oder Reinigungsmittel gefüllter Container durch die Mischanlage läuft. Der Mischer erkennt den Inhalt über den EAN-Code und startet ein spezielles Reinigungsprogramm.
„Der hohe Automatisierungsgrad, den wir mithilfe der B&R-Steuerungen erreichen, gewährleistet nicht nur, dass der Mischer optimal arbeitet, sondern garantiert gleichzeitig eine sehr hohe Arbeitssicherheit, da Fehlbedienungen beispielsweise durch Verriegelungen wirksam verhindert werden“, fügt Duschner an. Auch der Visualisierung kommt in puncto Arbeitssicherheit besondere Bedeutung zu, da der Bediener die gesamte Anlage aufgrund ihrer Ausdehnung nur über das Panel im Auge behalten kann. Die Glass-Ingenieure haben deshalb dafür gesorgt, dass jeder Container, seine Position und der Stellwinkel des Mischerbehälters dargestellt werden und sich drehende Motoren als solche identifizieren lassen.
„Wir haben auch bei dieser Anwendung bewusst auf B&R-Technik gesetzt“, sagt Duschner. „Sie arbeitet zuverlässig und gewährleistet außerdem, dass wir schnell auf die Anforderungen von morgen reagieren und unsere Maschinen mit neuen Funktionen ausstatten können.“ Aktuell baut Glass beispielsweise die Möglichkeiten zur Beobachtung von Prozessdaten weiter aus: „Wir nutzen hier die neuen Funktionen der Engineeringumgebung Automation Studio, um Trenddarstellungen zu integrieren“, ergänzt Ollesch. „Zum einen gewinnt diese Art von Informationen eine immer größere Bedeutung, da Anwender immer häufiger durch Vorschriften und Gesetze dazu verpflichtet sind, den Fertigungsprozess besser zu dokumentieren. Zum anderen lässt sich der Ausschuss minimieren, wenn bereits während des Mischvorgangs Probleme erkannt werden.“
Online-Info www.dei.de/0410431
