Mit dem Bus in die Zukunft

Dipl.-Ing. Dietmar Knecht

Wettbewerbsdruck, Kostenreduzierung und Einsparpotentiale sind die Schlagworte, die uns täglich in allen Bereichen der Industrie begegnen. Auch die Lebensmittelindustrie ist gefordert, die Produktion an diesen Parametern auszurichten. Sowohl bei Neuinstallationen als auch bei Erneuerung in Teilbereichen von Anlagen ist nach heutigem Standard der Einsatz eines Feldbussystems unerlässlich. Die Investitionen dafür sind nicht höher als bei konventionellen Installationen, erweisen sich jedoch innerhalb kurzer Zeit als gravierende Vereinfachung im Betrieb der Anlagen und steigern letztendlich die Effizienz. Die zahlreichen Signale aus einer Anlage, sei es aus der Wasseraufbereitung, der Abfüllanlage oder der Logistik, werden seriell statt pa-rallel übertragen. Das heißt, dass die Verbindung zum Steuerungssystem durch ein einziges, dünnes Kabel hergestellt wird (Abb. 1). Somit reduzieren sich bislang benötigte Kabeltrassen, in denen oft mehrere Kilometer Kabel in Kabelrinnen verlegt sind. Auch die Anzahl der Verbindungspunkte (Reihenklemmen) der Schaltschränke und der dazugehörige Installationsaufwand werden drastisch minimiert.

Bereits 1987 ist Phoenix Contact mit dem offenen Feldbussystem Interbus auf dem Weltmarkt angetreten. Damit wurde sowohl ein neues Rationalisierungspotential erschlossen als auch die Automatisierung selbst vereinfacht. In der Lebensmittelindustrie lassen sich heute mit feldbusbasierten Automatisierungslösungen von der modernen Reihenklemme bis zur innovativen, PC-basierenden Steuerungstechnik Kostenein-sparungen von bis zu 50% erzielen. Interbus ist in der internationalen Norm IEC 61158 standardisiert. Die Gebäude- und Sicherheitstechnik gehört ebenfalls zu den Einsatzgebieten dieser modernen Technologie. Heizung und Lüftung, Beleuchtung und Jalousien, Zutrittskontrollen und automatische Tore, alle diese Gewerke können über das „schlanke“ Buskabel vernetzt werden.

Große Lebensmittelunternehmen haben längst die Vorteile der Feldbus-Technologie erkannt und setzen sie in großem Umfang ein. Für mittelständische und kleinere Betriebe, die traditionell auf die bewährte Parallelverkabelung setzen, stellt sich die Frage, welche Risiken sich beim Einsatz eines Feldbussystems ergeben, aber vor allem welche Vorteile diese Technik mit sich bringt. Um es vorwegzunehmen: die Vorteile überwiegen hier eindeutig. Die wenigen Einschränkungen beruhen meistens auf Berührungsängsten mit dieser neuen Technologie. Als Risiko kann angeführt werden, dass die komplexere Technologie (Bus contra Parallelverkabelung) vom Instandhaltungspersonal beherrscht werden muss. Das bedeutet, je bedienerfreundlicher und einfacher ein System aufgebaut ist, desto mehr ist es für den Einsatz auch in mittleren und kleineren Betrieben geeignet, in denen der Betriebselektriker die gesamten Anlagen betreut. Der Schritt hin zum Feldbussystem darf also nicht zu einer komplizierteren Technik führen, sondern soll einfache Handhabbarkeit und Bedienkomfort bieten. Hersteller von Frequenzumrichtern, Lichtschranken, Messgeräten, Bedientableaus etc. versehen ihre Geräte mit Feldbusschnittstellen, die eine problemlose Kopplung zwischen Anlagenperipherie und Steuerung erlauben.

Grundsätzlich stehen dem technologischen Aufwand, der für die Bustechnik getrieben werden muss, zahlreiche Einsparungen gegenüber. Statt der bisher erforderlichen, groß dimensionierten Kabelstränge für die Sensorik und Aktorik führt nur noch ein dünnes Kabel durch die Anlage. Daraus resultiert eine Verringerung der Kabeltrassenquerschnitte, der Mauerdurchbrüche und Brandschotte. Die Inbetriebnahme lässt sich schnell durchführen, denn die Diagnosedaten werden der Steuerung vom Feldbussystem zur Verfügung gestellt. Damit das technische Personal bei Bedienung des Systems nicht überfordert wird, ist es wichtig, dass das Feldbussystem alle eventuell auftretenden Störungen sofort und direkt im Klartext anzeigt. Das Feldbussystem Interbus stellt hierfür ein in der Masterbaugruppe enthaltenes Klartextdisplay zur Verfügung. Meldungen müssen also nicht mehr in der Steuerung aufwendig verarbeitet werden.

Erst beim praktischen Umgang mit dem Feldbussystem wird der Projektverantwortliche erkennen, welche weiteren Vorteile sich auch nach Inbetriebnahme ergeben. Bei der Molkerei Müller in Leppersdorf sind unter einem Dach fünf verschiedene Molkereibetriebe vereint. Hier werden wöchentlich 14 Millionen Liter Rohmilch verarbeitet (Abb. 2). Um eine hohe Verfügbarkeit zu erlangen, hat man sich für Automatisierungskonzepte mit Feldbustechnologie entschieden. In allen Produktionsbereichen werden die Automatisierungsgeräte über Interbus mit der Peripherie verbunden. Konkret bedeutet das: Ventile werden geöffnet und geschlossen, Pumpen aktiviert, Temperaturen gemessen, Drücke und Magnetströme überwacht. Die über die Interbus-Module eingehenden Daten werden von der Prozesssteuerung analysiert und übertragen.

Die Innovationszyklen im Bereich der Mikroelektronik werden immer kürzer, die ständig schneller auf den Markt gebrachten Technologien wirken sich auch auf den Automatisierungssektor aus. Die rasanten Fortschritte bei der Entwicklung immer leistungsfähigerer Mikroprozessoren lassen der klassischen SPS in Konkurrenz zum Industrie-PC (IPC) als Steuerungsrechner langfristig kaum eine Chance in Bezug auf Geschwindigkeit und Flexibilität. Heute fertigt jeder der weltweit etwa ein Dutzend Hersteller von SPSen seine eigenen Hardwarestandards mit den damit verbundenen hohen Entwicklungskosten. Die Produkte verteuern sich daher, denn die Stückzahlen sind im Vergleich zum IPC relativ gering. So ist zu erklären, dass der IPC bereits heute in einigen Schlüsselindustrien wie der Pharmaindustrie die Plattform für viele Automatisierungslösungen darstellt und in zahlreichen realisierten Anwendungen die geforderte Leistung erbringt.

Halle 13.2, Stand F19

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