Einsatz von Drehzahlstarter zur Erneuerung eines Kühlsystems

Der Hauptsitz von Marmo befindet sich in der belgischen Gemeinde Diest rund 60 km nordöstlich von Brüssel. Das Unternehmen stellt ein großes Sortiment an Fleischprodukten für den Einzelhandel in Belgien und Luxemburg her und verpackt die Ware. Das Portfolio umfasst Frischfleisch und zubereitete Produkte, wobei sich Marmo auf Spezialitäten wie Grill- und Fonduefleisch fokussiert. Das Werk in Diest verfügt über
42 Kühlräume mit jeweils unterschiedlichen Rahmenbedingungen. In jedem Fall ist es essenziell, dass die Kühlkette zwischen den Bereichen Verarbeitung, Logistik und Lagerung aufrechterhalten wird.

Bei der Erneuerung des Kühlsystems spielten deshalb die Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit eine entscheidende Rolle. Bei dieser Art von Projekten erweist sich darüber hinaus die Energieeffizienz als wesentlicher Faktor. „Das Kühl- und Gefriersystem besteht aus zwei Druckstufen“, erläutert Dieter Backaerts, einer der Geschäftsführer der Sabcobel NV, die an der Realisierung der neuen Anlage bei Marmo beteiligt war. „CO2 wird als verdampfendes Kältemittel durch die Produktion gepumpt. Eine Kälteanlage auf Ammoniakbasis mit industriellen Kolbenkompressoren kühlt das Gas auf -4 °C herunter. Aufgrund dieses Vorgehens begrenzen wir die benötigte Menge des Kältemittels auf 300 kg und erhalten über das gesamte Jahr – ob Winter- oder Sommerbetrieb – stets eine maximale Leistung.“ Die Restwärme der Kälteanlage wird komplett zur Erzeugung von Warmwasser genutzt, das zum Beispiel für die Reinigungsprozesse zum Einsatz kommt. Bei der Niederdruckstufe handelt es sich um eine weniger kritische CO2-Gefrieranlage, die sich direkt in die Kühler für verschiedene Gefrieranwendungen – beispielswiese Schnellfroster, Konservierung oder Krustenfroster – integrieren lässt.

Mit der Umsetzung der neuen Kühlanlage bei Marmo ist Sabcobel bestens vertraut. Das 1958 gegründete Unternehmen aus Sint-Niklaas konzentrierte sich zunächst auf die Herstellung von Möbeln und später von Kühlmöbeln für den Einzelhandel. Mit dem Erfolg im Planungs- und Installationsgeschäft wuchs auch der Bereich der industriellen Kühl- und Tiefkühlanlagen für Produktionsbetriebe und Vertriebszentren. Auf diese Weise wurde Sabcobel zum Spezialisten bei der Realisierung von Kühlketten für die Lebensmittelindustrie, die von der Kühlung in den Fertigungsumgebungen und der Logistik bis zu Kühllösungen im Einzelhandel reichen.

Kompaktes Design

Bei Marmo sind insgesamt sechzig Kältemaschinen im Produktionsbereich aufgestellt, die ihren jeweils erforderlichen Sollwert durch eine Steuerung erhalten. Die Kühler verfügen über dreiphasige AC-Ventilatoren, deren Drehzahl ein Speed Starter von Phoenix Contact steuert. Darunter ist ein Drehzahlstarter zu verstehen. Die Drehzahl der Ventilatoren wird durch eine Komfortregelung in der Steuerung bestimmt, die das von den Mitarbeitenden empfundene Zugluftgefühl minimiert und die gewünschte Temperatur jederzeit sicherstellt.

„Außerdem ist jeder Raum mit einer Airboost-Funktion ausgestattet, über die die Mitarbeitenden die Luftgeschwindigkeit erhöhen können, um zum Beispiel die während der Reinigung des Produktionsraums auftretende Feuchtigkeit zu entfernen“, erläutert Arne Vandenbroucke, Elektroingenieur bei Sabcobel. „Zu anderen Zeiten reicht es aus, die Ventilatoren langsamer laufen zu lassen. Das steigert das Wohlbefinden der Mitarbeitenden und reduziert ferner den Energieverbrauch.“

Im Projekt werden Speed Starter verwendet, die zwischen zwei voreingestellten Geschwindigkeiten umschalten. Zudem verfügen alle Module ebenfalls über einen Analogeingang, der eine stufenlose Steuerung ermöglicht. Ausschlaggebend für die Wahl der Speed Starter war vor allem ihr kompaktes Design. „Die auf der Hutschiene montierbaren Module sind lediglich 35 mm breit und benötigen daher deutlich weniger Platz im Schaltschrank als die meisten anderen Motorstarter. Von den Funktionen her positionieren sich die Geräte zwischen einfachen Motorstartern und größeren Frequenzumrichtern“, berichtet Marc Wevers, Product and Technical Support Manager bei Phoenix Contact Belgien. In den Anwendungen bei Marmo werden die Motoren der Ventilatoren dreiphasig mit einer Leistung von maximal 1,5 kW betrieben.

Flexibles I/O-System

In der gewerblichen Kältetechnik finden oftmals Stand-alone-Steuerungen zur Regelung der Kältemaschinen Anwendung. Bei der Anlage von Marmo wurde ein industrieller Ansatz mit einer zentralen SPS respektive CPU-Einheit gewählt, die die gesamte Anlage über mehrere dezentrale I/O-Inseln steuert. Diese sind über das Profinet-Protokoll mit der Steuerung verbunden. Auf diese Weise lassen sich nicht nur Kosten sparen, sondern auch zusätzliche Effizienzgewinne erzielen.

In der Anlage befinden sich elf Verteiler, die die sechzig Kältemaschinen in den unterschiedlichen Räumen steuern. Wie bereits erwähnt, koppelt das Profinet-Netzwerk jeden Verteiler an die zentrale SPS an. Bei den I/O-Inseln haben sich die Verantwortlichen für das I/O-System Axioline Smart Elements von Phoenix Contact ausgesprochen. „Hier handelt es sich ebenfalls um eine kompakte Lösung, die gleichzeitig eine große Flexibilität bietet“, erklärt Arne Vandenbroucke die Wahl. „Die Applikation beinhaltet in Summe 520 digitale Eingänge, 345 digitale Ausgänge, 228 analoge Eingänge und zehn analoge Ausgänge. Bei einer so umfangreichen Installation erweist sich die Platzersparnis als wichtiger Punkt.“

Zu den analogen Eingängen gehören die RTD-Karten, an die die Dreidraht-PT100-Temperatursensoren in den verschiedenen Räumen angeschlossen sind. Die anderen Analogeingänge werden hauptsächlich für Druckmessungen und Gasdetektionen im System genutzt. Die Steuerung der Speed Starter erfolgt über die digitalen Ausgänge. Die Smart-Elements-Module sitzen auf einer Backplane, die die Signale dann an das Axioline-Modul weiterleitet, das die Kommunikation via Profinet steuert. Für die zentrale SPS stellt sich das System mit den dezentralen I/Os vollkommen transparent dar.

Fernüberwachung

Eine der Herausforderungen bei der Umsetzung dieses Projekts lag darin, dass die neue Kälteanlage bei laufender Produktion aufgebaut werden musste. Deshalb waren Aspekte wie die Benutzerfreundlichkeit der Smart-Elements-Module – unter anderem wegen der werkzeuglosen Push-in-Anschlusstechnik von Phoenix Contact – willkommen. Tim Steegmans, Maintenance Manager bei Marmo, zeigt sich mit dem industriellen Ansatz der neuen Kälteanlage zufrieden: „Die Betriebszuverlässigkeit hat für uns eine wesentliche Bedeutung. Dabei können wir auf die Unterstützung von Sabcobel zählen.“

Im Bereich der Remoteüberwachung werden die Möglichkeiten ebenso voll ausgeschöpft, denn die Spezialisten von Sabcobel können den Technikern von Marmo bei Bedarf aus der Ferne zur Seite stehen. Dazu tragen Komponenten wie die Speed Starter bei, die sich remote zurücksetzen lassen.

Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Blomberg

Autor: Wolfgang Boll

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