Erfolgreicher Generationswechsel

Wasser spielt in allen Bereichen der Lebensmittel- und Getränkeindustrie eine wichtige Rolle. In einigen Bereichen ist der feste Aggregatzustand entscheidend für die Produktqualität: Eis, speziell dünnes und trockenes Scherbeneis, ist beispielsweise beim Kuttern von Brühwurst, bei der Herstellung diverser Backteige oder zur Kühlung von Fisch und Meeresfrüchten unentbehrlich. Das Eis wird dabei einerseits als Zutat des Lebensmittels verwendet und dient andererseits als Kühlmedium. Die Eisscherben haben eine Dicke von ein bis zwei Millimetern und eine Dichte von circa 0,42 kg/dm3. Überall, wo Scherbeneis als direkte Zutat verwendet wird, ist der sehr geringe mechanische Widerstand gepaart mit der hohen Kühlleistung das zentrale Einsatzkriterium. Mithilfe dieser Eigenschaften lässt es sich hervorragend mischen und schont Werkzeuge sowie Cuttermesser oder Knethaken. Scherbeneis ist ein trocken durchgefrorenes Eis, das eine Temperatur von um die -7 °C hat und somit für eine schnelle Produktabkühlung, langanhaltende Frische und einfaches Handling sorgt.

Im badischen Kehl befindet sich der Stammsitz der Maja-Maschinenfabrik Hermann Schill GmbH & Co. KG. Hier wurde 1955 vom Firmengründer eine genial einfache Methode entwickelt, um Scherbeneis kostengünstig produzieren zu können. Das Grundprinzip hat sich bis heute nicht verändert: Ein rotierender Metallzylinder taucht bis zur Hälfte in eine mit Wasser gefüllte Wanne ein. Die Metallwalze ist dabei tiefgekühlt, da sie von Kühlmittel durchströmt wird. Bei jeder Umdrehung bildet sich eine dünne Eisschicht auf der Walzenoberfläche, die abplatzt, wenn sie an einer Klinge entlanggeführt wird. Diese Maja-Entwicklung hat einen sehr hohen Wirkungsgrad, arbeitet ohne Wasserverlust und beruht auf zuverlässiger sowie wartungsarmer Technik.

Maja produziert Scherbeneiserzeuger mit Tagesleistungen zwischen 85 kg und 12 t. Das Angebot reicht von steckerfertigen Kompaktmaschinen über Split-Lösungen für eine getrennte Aufstellung von Eiserzeuger und Kälteaggregat bis zu reinen Eiserzeugern zum Anschluss an eine bauseitig vorhandene Kälte-Verbundanlage. Als Kältemittel werden momentan verstärkt Kohlendioxid (R 744) und Ammoniak (R 717) eingesetzt. Maja-Kunden können grundsätzlich aus über drei Dutzend Maschinentypen auswählen. Sämtliche Eiserzeuger sind mit einem Steuerungsmodul ausgerüstet, denn die Eiserzeugung muss stets hygienisch einwandfrei und zuverlässig ablaufen. So überwacht die verbaute SPS im laufenden Betrieb den Maschinenstatus, beispielsweise ob alle Zu- und Ablaufventile funktionieren, ob die Wanne dicht ist oder wie es um die Kälteleistung oder die Umgebungstemperatur bestellt ist. Zusätzlich wird vor jedem Produktionsstart ein Selbsttest durchgeführt, der auch Fehler beim Zusammenbau nach einer manuellen Reinigung erkennt und meldet. Darüber hinaus lassen sich die Scherbeneiserzeuger optional mit einem automatischen Reinigungssystem bestellen. Hier steuert und überwacht die SPS den gesamten Reinigungsvorgang – von der Dosierung des Reinigers bis hin zum Klarspülgang.

„Unsere Scherbeneiserzeuger müssen zuverlässig laufen – überall auf der Welt und jederzeit. Maschinen von Maja stehen bei unseren Kunden weit vorne in der Produktionskette, ein Ausfall bringt den gesamten Produktionsprozess zum Erliegen. Wir legen daher großen Wert auf Qualität und Zuverlässigkeit“, unterstreicht Andreas Walter, der verantwortliche Produktmanager für die Sparte Eiserzeugung. Seit über zwanzig Jahren setzt man in Kehl auf SPSen von Siemens, und so entschied man sich 2012, auf die nächste Generation Steuerungssysteme zu setzen: die Micro-SPS Simatic S7-1200. „Wäre es nach uns gegangen, hätten wir auch weiterhin auf die Simatic S7-200 gesetzt, denn wir waren stets zufrieden. Unsere Firmenphilosophie „Technik für die Zukunft“ ist aber eine Verpflichtung, die wir sehr ernst nehmen, und so war der Wechsel zur modernen S7-1200 für uns selbstverständlich und auch sinnvoll“, erläutert Jörg Parsiegla, Leiter der Elektrotechnik bei Maja. Die Siemens-Kleinsteuerung besteht aus einer Basis-CPU-Baugruppe und kann mit unterschiedlichen Erweiterungsbaugruppen ergänzt werden. Im Vergleich zu den Vorgängermodellen verfügt sie über einen schnelleren Prozessor und einen größeren Speicher, der sich flexibel zwischen Programm- und Anwendungsdaten aufteilen lässt. Zusätzlich bieten 10 kByte remanenter Datenspeicher nun großzügige Reserven, um Aktualdaten auch bei Spannungsausfall verfügbar zu halten. Mithilfe der sogenannten Signal Boards, die einfach auf die CPU gesteckt werden, konnten die Steuerungen ganz einfach auf die benötigte Anzahl von Ein- und Ausgängen erweitert werden – ohne den Gesamtaufbau zu verändern.

Um die Automatisierungstechnik zuverlässig mit 24 V zu versorgen, sind modulare Stromversorgungen Sitop im Einsatz, die in ihren Funktionen die besonderen Anforderungen von Maja erfüllen. Konkret handelt es sich hierbei um die PSU200M mit 24 V/5 A oder 24 V/10 A, die durch ihren Ultra-Weitbereichseingang weltweiten Betrieb an einphasigen Netzen mit 120 bis 230 V sowie an zwei Phasen eines Drehstromnetzes mit 230 bis 500 V Nennspannung ermöglichen. Außerdem bietet sie einen großen Temperaturbereich von -25 bis +70 °C, umfangreiche Zertifizierungen wie Culus, Atex oder IECex und liefert 1,5-fachen Nennstrom für 5 s/min (Extra-Power) bei kurzzeitiger betriebsmäßiger Überlastung.

Die Umstellung auf die neue Steuerungsgeneration brachte zwei wesentliche Herausforderungen für Maja mit sich. Einerseits die Ansteuerung der Hardware und andererseits die beschlossene komplette Umstellung des Softwarekonzepts. Während bei der Simatic S7-200 mit drei unterschiedlichen ausgangsseitigen Spannungen gearbeitet wurde, ist es bei der S7-1200 nur noch eine. Mit Nutzung der Signal Boards konnten aber alle Aufgaben mit Bravour gelöst werden. „Die zweite Herausforderung haben wir uns quasi selbst gestellt, um in Zukunft effizienter sein zu können“, erläutert Walter hinsichtlich der kompletten Umstrukturierung der Maschinensoftware. „Mit dem größeren Speicher und der Structured Control Language haben wir in der S7-1200 die Chance gesehen, in Zukunft alle unsere Eiserzeuger mit nur noch einer einzigen Software auszustatten.“ Diesen Plan hat man bei Maja mittlerweile ganzheitlich umgesetzt: Heute sind die knapp 40 Maschinentypen nicht mehr nach ihren zentralen Eigenschaften wie Maschinentyp oder Kühlmittelart in Softwaregruppen organisiert. Läuft heute bei Maja ein neuer Scherbeneiserzeuger vom Band, so bekommt er eine universelle Software aufgespielt. Maschinentyp, Leistung und Optionspakete, wie vollautomatisches Reinigungssystem oder externe UV-Entkeimung, werden über eine Eingabemaske eingetragen und im Hintergrund werden automatisch sämtliche Parameter entsprechend freigegeben oder gesperrt. „Wir haben das Know-how, das früher an unterschiedlichen Stellen verteilt war, gebündelt und verbessert“, erklärt Parsiegla. „Und wir arbeiten nicht mehr mit zig verschiedenen Versionsständen. Allein das hat unsere Engineeringeffizienz drastisch gesteigert“, fügt Walter hinzu.

Davon profitieren auch die Kunden von Maja. Beispielsweise musste früher bei nachträglicher Ausrüstung eines Scherbeneisbereiters mit dem patentierten Selbstreinigungssystem das komplette Steuerungsprogramm ausgetauscht werden. Heute steht diese Zusatzfunktion programmseitig in jeder Maschine zur Verfügung, diese muss nur noch vom Servicetechniker mit der entsprechenden Berechtigungsstufe vor Ort freigeschaltet werden. Dazu nutzt er bei der S7-1200 ganz komfortabel die standardisierte Ethernet-Schnittstelle.

Halle 11, Stand 100

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