Durchgängiger Datenfluss garantiert

Dipl.-Ing. FH Kurt Weber, Dipl.-Ing. BA Holger Urban

Lebensmittelproduzenten stellen immer höhere Ansprüche an die Steuerungs- und Leitebene von Anlagen. Die Ursache für diese Entwicklung ist die Forderung sowohl der Konsumenten als auch der Produzenten nach einer lückenlosen Rückverfolgbarkeit der Lebensmittel.

Durch die Überwachung der Produktionsprozesse und die Aufzeichnung aller produktionsrelevanten Daten, bieten moderne Leit-systeme dem Anlagenbetreiber die optimalen Voraussetzungen zur Prozessoptimierung und Qualitätsverbesserung bei gleichzeitiger Kostenreduzierung. Dabei ist die Durchgängigkeit der Informationen und ihre Auswertung von der ERP- bis hin zur Kontrollebene der eigentliche Schlüssel zum Erfolg.

Das von AZO ursprünglich für Ein- und Mehrkomponenten-Dosieranlagen entwi-ckelte Prozessleitsystem Kastor bietet eine Reihe von Standardmöglichkeiten, die weit über die Steuerung reiner Dosieranlagen hinausgehen. Neben den Verwaltungs- und Produktionsmodulen, stehen auch wichtige Wartungs- und Servicefunktionen zur Verfügung. Das Produktionsleitsystem befindet sich hierarchisch zwischen der Produktionsplanungs- und der Steuerungsebene. Es dient als Schnittstelle zwischen übergeordneter Auftragsplanung und untergeordneter Auftragsausführung. Bei kleineren und mittleren Systemen kann das Prozessleitsystem auch übergeordnete Aufgaben eines ERP-Systems teilweise durch eigene Module übernehmen. Dazu zählen beispielsweise die Auftrags- und Rezepturverwaltung, die Bilanzdatenverwaltung inklusive Auftrags-, Produktions- und Rohstoffbilanzen sowie die Lagerort- und Komponentenverwaltung.

Neben den Verwaltungsfunktionen kontrolliert und überwacht das Produktionsleitsys-tem Kastor in der Hauptsache die Produktions- und Batchsteuerung für lineare und betriebsmittelgeteilte Systeme. Dabei übernimmt es im Wesentlichen zwei Aufgaben: die Übernahme des Auftragsbestandes und der Auftragsrezepturen vom ERP-System sowie die weitere Bearbeitung der Auftragsdaten.

Bei der Übernahme des Auftragsbestandes und der Auftragsrezepturen vom ERP-Sys-tem zeichnet sich Kastor durch eine hohe Flexibilität bei der Datenübernahme in unterschiedliche Formate aus. Diese gilt auch für die Bearbeitungsmöglichkeiten mit und ohne Rezeptübergabe. Dabei sorgt die Logfile-Schreibung für eine sehr hohe Transparenz bei der Datenübernahme. Durch eine eigene Auftragsverwaltung bietet das Sys-tem auch eine ausgeprägte Funktionalität bei fehlendem Host-System. Im Rahmen der Bilanzdatenverwaltung gibt es Rückmeldungen von Produktionsdaten bis auf die Ebene der Einzelverwiegungen (Meldung von Auftragsstatus und Anlagenzustand an den Host-Rechner).

Die Bearbeitung der Auftragsdaten umfasst folgende Arbeitsschritte:

• optimierte Einplanung der Aufträge unter Berücksichtigung der Anlagenauslastung und Resourcen bei gleichzeitiger Beachtung der Materialeigenschaften und Prozessparameter

• Aufsplittung von Gesamtaufträgen in Unteraufträge für Vorproduktionslinien oder bedienergeführte Dosierabläufe

• Durchsatzoptimierung aufgrund spezieller Anlagen- und Verfahrensbesonderheiten

• Durchführung von Plausibilitätskontrollen

• Dokumentation des Prozessablaufes

Standardmäßig kommen moderne DV-Technologien wie ODBC-, OLE-, COM-, DCOM- und OPC-Verbindungen sowie SQL-Datenbanken zum Einsatz. In Abhängigkeit von der konkreten Aufgabenstellung wird Kastor als Einzelplatzversion oder in Client/Server-Architektur realisiert. Die Wartungs- und Ferndiagnose ist über eine Modem-Verbindung und das Internet möglich. Sicherheitskonzepte mit Backup-Rechner und Raid-Platten-Systemen gewährleisten eine hohe Verfügbarkeit von Kastor, ein Umstand, der besonders bei Anlagen, die im Dreischichtsystem arbeiten, von großer Bedeutung ist.

Die Rohstoffe für die Herstellung von Lebensmitteln werden häufig in Säcken, Kartons, Fässern oder Big Bags angeliefert. Diese Gebindearten eignen sich nicht für eine vollautomatische Produktion. Die Rohstoffe müssen in Gefäße umgefüllt werden, die automationsfähig sind. Dafür ist eine eindeutige Identifikation und Dokumentation notwendig. Hierfür eignen sich beispielsweise Barcode-Identifikationssysteme die an den Rohstoff-Aufgabestellen zum Einsatz kommen. Stationäre und schnurlose Barcode-Leser erfassen die Wareneingangsnummer der Rohstoffe bei ihrer Ein- und Auslagerung sowie ihren Eintritt in den eigentlichen Produktionsprozess. Die Barcode-Leser müssen dabei verschiedenste Anforderungen erfüllen: Neben der zuverlässigen Erfassung von Informationen auf reflektierenden Materialien wie Edelstahl müssen die Geräte auch für den Einsatz in Ex-Bereichen geeignet sein. Ebenso wichtig ist die Online-Datenübertragung sowie der Bedienerdialog über ein integriertes Display.

Einen anderen Weg zur Identifikation und Dokumentation eröffnen die Transponder-Systeme. Diese werden beispielsweise in Kombination mit Batchtainern, Mixtainern und anderen Behältern eingesetzt. Zwei wesentliche Vorteile kennzeichnen diese Identifikationssysteme: Die Produktionsdaten befinden sich direkt am Produkt (elektronischer Produktbegleitschein). Die Systeme sind unempfindlich gegen Verschmutzung und Verwechslung.

In Abhängigkeit vom Automatisierungsgrad kann die Bedienebene in bis zu drei unterschiedliche Level aufgeteilt werden:

• Auf dem ersten Level findet die einfachs-te Form der Bedienung statt. Sie erfolgt über diskrete Bedienelemente wie Lampen, Taster usw.

• Das zweite Level erweitert die Bedienungsmöglichkeiten auf Bedienterminals wie Operation- und Touch-Panels. Über die Bedienterminals können Anlagen und -komponenten an-, zu- oder abgeschaltet werden. Sie dienen ferner zur Eingabe und Ausgabe von Prozessparametern und Zeiten, zur Anzeige von Meldungen und Alarmen im Klartext sowie zur bildhaften Darstellung von Anlagenbereichen oder Teilausschnitten. Die Bedienterminals lassen sich individuell für den jeweiligen Anwendungsfall programmieren. Durch ihre Busfähigkeit ermöglichen sie einen flexiblen Systemaufbau.

• Eine optimale Bedienung und Visualisierung über Scada-Systeme (Intouch, WinCC, iFix etc.) ist auf dem dritten Level möglich. Diese Systeme erlauben die graphische Darstellung der Gesamtanlagen sowie ihrer Teilbereiche. Sie bieten dadurch einen optimalen Überblick über den aktuellen Anlagenzustand. Popups ermöglichen die Zu- und Abschaltung von Anlagenteilen und Aggregaten sowie die Ein- und Ausgabe von Prozessparametern und Zeiten. Neben den Bedien- und Visualisierungsfunktionen spielt auch der Ser-vice eine wesentliche Rolle. Zu den Servicefunktionen gehört beispielsweise die Übertragung von SMS oder E-Mails an das Wartungs- und Servicepersonal. Neben der Anzeige von Meldungen und Alarmen im Klartext oder durch Farbumschlag ist die Aufzeichnung von Ist- und Sollwerten als Charts sowie deren Speicherung auf der Festplatte möglich. Weitere Funktionen wie die statistische Prozess-kontrolle (SPC) oder Video-Sequenzeinbindungen lassen sich realisieren. Solche Systeme können als Einzelplatzrechner oder Client-Server-Sys-tem ausgeführt werden. Sie laufen auf Standard-PCs mit den Betriebssystemen Win95, Win98, Windows NT, Windows 2000. Über Standardtreiber ist ihr Anschluss an alle gängigen SPSen möglich. Auch die Web-Anbindung der Scada-Systeme ist problemlos über Intranet und Internet realisierbar.

Als SPSen kommen Geräte von Siemens, Allen Bradley, Schneider Electric sowie vom Anwender gewünschte Komponenten anderer Hersteller zum Einsatz. Der Zugang zu den Bussystemen erfolgt über Koprozessoren oder integrierte Schnittstellen. In der Zukunft werden neben den praxiserprobten herkömmlichen SPS-Systemen verstärkt Slot- bzw. Soft-SPSen zur Anwendung kommen.

Die eingesetzte SPS kann mit verschiedenen Feldbussystemen, beispielsweise mit Profibus, Interbus, Can-Bus, Control Net, Device Net, Industriell Ethernet, ASI usw. verbunden werden. Ferner ist eine Anbindung an eigensichere Bussysteme möglich. Die vielfältigen Kombinationsmöglichkeiten erlauben eine sehr genaue Anpassung an die konkreten Einsatzbedingungen. Neben der Anbindung von digitalen und analogen E/A-Baugruppen kann auch die direkte Integration von Powermodulen erfolgen.

Halle 9, Stand 303

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