Als im Jahre 1886 der Drogist John S. Pemberton in Atlanta ein neues „Heilmittel“ namens Coca-Cola entwickelte, brauchte er sich noch nicht mit Produktionsoptimierung und Feldbusvernetzung auseinanderzusetzen. Heutzutage muß man aufgrund der starken Konkurrenz und der gesteigerten Nachfrage optimale Produktionsbedingungen schaffen, um dem enormen Bedarf an Coca-Cola-Produkten gerecht zu werden.
Dipl.-Ing. (BA) Ralf Scharrenbach
Abgerundet wird der Produktkatalog durch eine integrierte technische Kurzbeschreibung, die in leicht verständlicher Form über die Grundlagen und Anwendungsfunktionen informiert. Darüber hinaus enthält die CD-ROM eine Sammlung von interessanten Anwendungsbeispielen aus der Fertigungs, Prozeß- und Gebäudeautomation.
Die Firma HM Interdrink GmbH & Co. KG in Mannheim bedient schwerpunktmäßig den Rhein-Neckar-Raum, die Vorderpfalz, Südhessen sowie die Region Rhein-Nahe und den Hunsrück mit insgesamt ca. 3 Millionen Einwohnern. Seit der Gründung im Jahr 1990 hat die Firma HM Interdrink einige strukturelle Veränderungen bezüglich Kapazitätserweiterung, Modernisierung und Konzentrierung von kleineren Abfüllbetrieben auf einen Produktionsschwerpunkt vorgenommen.
Der Katalog kann aus dem Internet (http://www.profibus.com) geladen oder kostenlos über die Kennziffer bezogen werden.
Im Rahmen dieser Maßnahmen wurde auch eine neue Produktionsanlage am Standort Mannheim in Betrieb genommen. Hier galt es, ein möglichst kostenoptimiertes, zuverlässiges und produktives Gesamtkonzept zu erstellen. Man orientierte sich in bezug auf die technische Auslegung und Industrietauglichkeit der einzelnen Systeme auf zuverlässige und erprobte Konzepte und fand den Profibus im Bereich Feldbusvernetzung als optimale Lösung. Sowohl Profibus-DP (Dezentrale Peripherie), für den schnellen, zyklischen Datenverkehr, als auch Profibus-FMS (Fieldbus Message Specification), für den azyklischen Datenverkehr mit großem Datenaufkommen, kommt in den unterschiedlichen Produktionshierarchien zum Einsatz.
Weitere Informationen dei 226
Produktionsablauf der Anlage
Die Getränkekisten gelangen über De-Palettierer und Transportbänder zur Sortieranlage. Dort werden alle Flaschen ausgepackt und entsprechend ihrem alten und künftigen Inhalt sortiert. Dezentrale I/O-Stationen sammeln alle notwendigen Prozeßsignale, die über Profibus-DP zur SPS gelangen. Frequenzumrichter regeln über den Profibus die Bandgeschwindigkeit der Transportbänder, angepaßt an die jeweiligen Produktionsbedingungen. Langwierige Sende-/Empfangsroutinen innerhalb der Steuerungen sind überflüssig. Profibus-DP ermöglicht eine einfache und geschwindigkeitsoptimierte Datenübertragung. Die einzelnen Klemmen, die teilweise mehrere hundert Meter auseinander liegen, verhalten sich in den SPSen wie direkte, physikalisch gesteckte Ein-/Ausgabe-Einheiten. Frequenzumrichter werden über Datenfelder innerhalb der SPS angesprochen und können so mit unterschiedlichen Rampenzeiten, Sollwerten usw. betrieben werden.
Über den Abschrauber und Schnüffler transportiert man die Flaschen zur Waschmaschine. Der Schnüffler prüft Reststoffe in den Flaschen über lasergesteuerte Leitfähigkeits-, Infrarot- und Farbmessung. In der Waschmaschine sorgen verschiedene Reinigungsbäder für hygienisch einwandfreie Flaschen. Der Bereich nach der Waschmaschine wird steuerungstechnisch über eine zweite SPS bedient, die über den Profibus-DP mit Prozeßsignalen versorgt wird und die Transportgeschwindigkeit der Bänder mit Frequenz-umrichtern regelt. Nach der Reinigung untersucht der Inspektor die Behälter auf Größe, Verformung, Leck, Gewinde, Farbflecken und andere Mängel. Mit Hilfe einer Stroboskop-Aufnahme wird jede einzelne Flasche während des Transports über ein Bildverarbeitungssystem geprüft.
Dann gelangen die Flaschen zum sogenannten Füller, dem Herz der Anlage, das letzten Endes für die Taktgeschwindigkeit der Abfüllung verantwortlich ist. Hier werden die einzelnen Flaschen mit dem jeweiligen Soft-Drink gefüllt, pro Stunde je nach Produkt ca. 50 000 Flaschen. Dabei füllt man in einem Karussell in 154 Füllstationen die Flaschen zuerst mit Kohlendioxid, um eine minimale Befüllungszeit zu erreichen. Das Getränk kann dann, dank des Druckausgleichs, ohne Verwirbelungen in die Flasche gelangen. Der Füllstand wird elektronisch über die Leitfähigkeit des Produkts gemessen.
Schließlich werden die einzelnen Flaschen etikettiert und mit Produktionsdaten versehen. Ein Tintenstrahl bedruckt das Etikett, während sich die Flasche rotierend auf dem Transportband bewegt.
Nach Durchlaufen des Einpackers und Palettierers kann das Produkt gelagert oder direkt zum Kunden gebracht werden. In allen genannten Produktionsbereichen ist eine schnelle Umschaltung verschiedener Geschwindigkeitsprofile notwendig, um eine kontinuierliche, geräuscharme, ausgelastete und wirtschaftliche Produktion zu erzielen.
Heute, nach ca. drei Jahren Erfahrung, zeigt sich, daß sich der Profibus bewährt hat. Die Einfachheit der Inbetriebnahme, die Zuverlässigkeit während der Produktion, die Flexibilität bei Erweiterungen, die zusätzlichen Möglichkeiten zur Störanalyse und nicht zuletzt das attraktive Kosten-Nutzen-Verhältnis überzeugen. Die Datenverschickung funktioniert einfach: Mittels einer zweiadrigen, verdrillten Leitung und eines einheitlichen Protokollmechanismus werden alle Netzteilnehmer wie SPSen, Frequenzumrichter, intelligente Klemmen und PCs miteinander gekoppelt. Für einen reibungslosen und schnellen Busverkehr sorgen die implementierten Schnittstellen ohne zusätzlichen Programmieraufwand. Der Profibus erleichtert dem Anwender mit flexiblen, standardisierten und anwenderfreundlichen Proto-kollvarianten die Arbeit. Selbst beim Ausfall eines oder mehrerer Geräte bleiben die restlichen Teilnehmer dem funktionstüchtigen Bussystem erhalten. Ist nach einem Ausfall ein Neugerät erforderlich, muß lediglich die Teilnehmeradresse eingestellt werden, und schon wird das Gerät automatisch in den Netzverbund integriert und bei Bedarf, ebenfalls automatisch, neu parametriert.
Für die gleichbleibende Produktqualität sorgen eine moderne Wasseraufbereitungsanlage, eine ausgeklügelte Getränkeausmischung, eine Karbonisierungsanlage zur CO2-Anreicherung und eine zentralisierte Betriebsdatenerfassung (BDE). Nach der Aufbereitung des Wassers in verschiedenen Filterstufen (z.B. Aktivkohlefilterung) und der Anreicherung mit Kohlendioxid werden alle Getränkezusätze wie Sirup oder Zucker in einem Inline-Verfahren direkt zugemischt und kontrolliert, so daß eine Zwischenlagerung des fertigen Getränks nicht notwendig ist. Alle Produktdaten laufen in der BDE zusammen und können per Knopfdruck sowohl im Qualitätslabor als auch in der Betriebsleitung am PC sichtbar gemacht werden.
Auch hier zeigen sich die Vorteile des Profibus-Systems. Das Profibus-FMS-Protokoll sorgt für einen azyklischen Datenaustausch zwischen PCs und SPSen. Visualisierung und Speicherung auch von größeren Datenmengen werden so über die einfache zweiadrige Leitung realisiert.
Weitere Informationen zu Profibus dei 224
Weitere Informationen zu den eingesetzten Frequenzumrichtern dei 225
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