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Kompakter Radarfüllstandsensor für sichere Messwerte

Verarbeitung von Karotten und Zwiebeln
Kompakter Radarfüllstandsensor für sichere Messwerte

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Die Gemüseland Schlereth GbR hat sich u. a. auf den Anbau und die Verarbeitung von Karotten und Zwiebeln spezialisiert. Dass der Weg vom Feld in den Handel reibungslos gelingt, ist auch der Automatisierung vieler Prozesse zu verdanken. Der Radarfüllstandsensor Vegapuls C 11 spielt dabei eine entscheidende Rolle.

Der landwirtschaftliche Betrieb Gemüseland Schlereth aus dem fränkischen Unterpleichfeld baute zunächst Weißkohl für die industrielle Verarbeitung an. Seit Anfang der 1980er-Jahre spezialisierte er sich dann auf den Anbau von Frischgemüse – heute reicht das Portfolio von Möhren, Zwiebeln, Kartoffeln über Zuckermais, Weißkohl, Rotkohl und Kürbis bis zu Zucchini, Porree und Pastinaken. 2002 stellte man die ersten Flächen auf biologischen Anbau um, mittlerweile ist der gesamte Betrieb auf Öko-Anbau ausgerichtet.

Der Absatz der Produkte erfolgt direkt an den Lebensmitteleinzelhandel – eine eigene Abpackung und Logistik ermöglicht die feldfrische Belieferung. „Die Ware wird jeden Tag frisch geerntet, aufbereitet und am gleichen Tag noch an die Zentralläger ausgeliefert“, so Martin Schlereth, der das Unternehmen mit seinem Bruder Michael betreibt. Ein nicht immer leichtes Unterfangen. „In der Landwirtschaft selbst müssen wir immer mehr gesetzliche Auflagen wie die Mindestlohnerhöhung oder die Verschärfung der Düngeverordnung beachten“, so Martin Schlereth. Gleichzeitig spüren wir den Klimawandel. Höhere Temperaturen, ein größere Wahrscheinlichkeit von Unwetterereignissen und längere Trockenperioden sind für uns Landwirte heute schon Realität.“ All das muss in den Ernteplan und damit in den Anbau einbezogen werden. Gleichzeitig müssen definierte Fruchtfolgen beachtet werden, damit der Boden nicht auslaugt und eine immer gleichbleibend hohe Qualität erreicht wird.

Hoher Automatisierungsgrad

Den Verbraucher interessieren bei seinem Einkauf jedoch weder Fruchtfolgen noch Frost oder Trockenheit, er möchte einfach nur optisch schöne und schmackhafte Karotten. „Der Kunde stellt immer höhere Anforderungen an die Qualität. Die Folge ist ein schnellerer Warenumschlag und wir müssen auf immer kurzfristigere Bestellungen reagieren“, beschreibt Martin Schlereth seinen Alltag. Zwar lässt sich an der Witterung nichts ändern, aber es gibt noch andere Stellschrauben. So setzen die Brüder Schlereth auf einen hohen Automatisierungsgrad, um einen hohen Durchsatz, aber auch eine gleichbleibende Qualität der Produkte zu erreichen. Das fängt bei den Erntemaschinen und Traktoren an, reicht über große und moderne Hallen mit zahlreichen Verarbeitungsmaschinen und endet bei intelligenten Verpackungsmaschinen.

In Bezug auf die Füllstandmessung arbeitet das Unternehmen mit Vega zusammen. „In unserer betriebseigenen Biogasanlage, die wir schlüsselfertig gekauft hatten, waren teilweise Sensoren von Vega montiert. Als wir Jahre später unsere Möhrenwasch- und -sortierlinie neu konzipierten, benötigten wir dort Sensoren zum Überwachen diverser Füllstände. Zum Einsatz kamen dann auch Sensoren von Vega“, erinnert sich Martin Schlereth. Heute sind die Sensoren an verschiedenen Stellen in den Sortier-, Abfüll- und Verpackungsanlagen zu finden. Im Mittelpunkt steht dabei der kompakte Radarfüllstandsensor Vegapuls C 11.

Anlagenbau unter Zeitdruck

Verantwortlich für die Automatisierung ist Joachim Hammer, Elektromeister aus dem benachbarten Oberpleichfeld. Als es 2019 an die Planung der Sortier- und Verteilanlage der Karotten ging, bat er den Außendienst von Vega dazu, um die Anlage zu planen. „Der Zeitrahmen damals war schon knackig“, erinnert sich Hammer. Hintergrund ist, dass sich Karotten beim Reifen nicht dafür interessieren, wann ihre Verarbeitungslinien fertiggestellt sind. Wenn sie reif sind, müssen sie geerntet werden. Die Planungen starteten erst im März 2019, die gesamte Anlage musste im Juli stehen. „Normalerweise wird eine solche Anlage über mehrere Monate nach und nach errichtet, diese Anlage wurde damals innerhalb einer Woche erbaut“, so Hammer. In der Branche gibt es keine Anlagen von der Stange, sondern jede Anlage wird von Grund auf neu aufgebaut. Die Gebrüder Schlereth entwarfen daher zunächst die Anlage. Für deren Errichtung arbeiteten Schaltschrankbauer, Maschinenbau und Elektroinstallation Hammer anschließend Hand in Hand – mit Erfolg. Die Karotten-Anlage ging pünktlich zur Ernte an den Start.

Gleichmäßiger Produktfluss

Bei Gemüseland Schlereth werden die Karotten direkt nach der Ernte in den Betrieb gefahren. Dort entfernt eine große Waschmaschine den groben Schmutz. Anschließend transportieren Förderbänder die Karotten zum Polieren und danach zu Sortiermaschinen. Dort wird nach Länge und Breite oder Ausschuss sortiert, bevor das Gemüse verwogen wird. Zum Schluss landet es in den Verpackungsmaschinen. Hier stehen unterschiedliche Verpackungsarten zur Verfügung. Damit die Anlage reibungslos läuft und die einzelnen Sortiermaschinen und Waagen ohne Unterbrechung arbeiten, gibt es zahlreiche Förderbänder, Weichen und zwischendrin immer wieder Bunker. So lässt sich ein gleichmäßiger Produktfluss gewährleisten.

Füllstandmesswerte sind Basis für Automatisierung

Die gesamte Anlage, v. a. die Geschwindigkeit der Förderbänder, wird über eine SPS gesteuert. Allein in dieser Anlage müssen 60 Förderbänder geregelt werden. Beim automatischen Transport des Gemüses wird der Höhenstand der Güter an Übergabestationen, Weichen und Trichtern gemessen. „Zunächst hatten wir versucht, den Füllstand mit optischen Verfahren zu erfassen. Zwar stellen die Umgebungsbedingungen keine besonderen Anforderungen, jedoch bereitete der anhaftende Staub immer wieder Probleme“, so Hammer.

Auch die schnellen Füllstandänderungen, schwierige Oberflächen, enge Verhältnisse und kurze Abstände zum Medium forderten die zuerst angedachten Messverfahren heraus. Die Füllstanderfassung ist jedoch entscheidend für einen hohen Automatisierungsgrad.

Gelöst wurde das Problem durch mehrere Radarfüllstandsensoren der Ausführung Vegapuls C 11, die nun über den Rinnen, Bändern und Trichtern mit einem Abstand zwischen 1 und 2 m installiert wurden. Dabei liegen die Abstände zu den Bändern zwischen 30 und 80 cm. „Der vollverkapselte Radarfüllstandsensor Vegapuls C 11 ist sehr robust, das kam uns angesichts des feuchten Lehmbodens hier in der Umgebung, der am Gemüse haftet, schon sehr entgegen und dann lieferte er auch noch zuverlässige und genauere Werte“, so Hammer. Die Radarsensoren sind nicht nur unabhängig von Temperaturschwankungen, Vakuum oder hohen Drücken, sondern vor allem unempfindlich gegenüber Verschmutzungen. Dagegen können diese Faktoren bei Ultraschallfüllstandmessgeräten oft zu Störungen führen. Der Radarfüllstandsensor von Vega misst bei 80 GHz und besitzt dadurch eine sehr gute Signalfokussierung. Damit lassen sich Mess- und Störsignale besser trennen und die Messung wird um ein Vielfaches einfacher und genauer als bei anderen Verfahren. Zudem ist der Radarfüllstandsensor sehr kompakt, da Vega für die Sensorserie extra einen Radar-Mikrochip konzipierte, der sich durch eine sehr kleine Bauform und einen geringen Energiebedarf auszeichnet.

Schneller Anschluss

Sowohl die Sensoren als auch die Steuergeräte lassen sich via Bluetooth über das Smartphone oder Tablet einstellen. Die Installation bereitete daher – dank der Vega-Tools-App – keine Probleme. Gerade in rauen Umgebungen oder im Ex-Bereich werden die Parametrierung, Anzeige und Diagnose so erheblich erleichtert. Für Hammer und sein Team war dies einer der wichtigsten Punkte, die für den Radarfüllstandsensor sprachen. Hinzu kamen der günstige Preis, die Messleistung, die einfache und verlässliche Technik und die schnellen Reaktionszeiten bei der Beratung und Lieferung.

Wegen der guten Erfahrungen ging man 2020 daran, auch die Zwiebelverarbeitung und -verpackung zu automatisieren. Die Anlage ist zwar etwas kleiner als die Karottenlinie – so wurden nur sechs Radarfüllstandsensoren benötigt –, aber Zwiebeln bringen viel Staub in die Anlage. Die Messfühler müssen also unempfindlich gegenüber Ablagerungen sein. Der Aufbau der Anlage gestaltete sich dafür etwas einfacher. Hammer: „Zwiebeln müssen sowieso trocknen und da macht es nichts, wenn sie mal eine Woche länger liegen. Daher hat man etwas mehr Spielraum für die Inbetriebnahme.“

Zur Entscheidung für den Radarfüllstandsensor beigetragen hat laut Hammer auch, dass es einen direkten Ansprechpartner gibt, der auch mal vor Ort ist. „In der Regel ist die Füllstandmessung ja nur ein kleiner Part in der Gesamtanlage. Im Detail kann ich mich nicht mit jedem Sensor auskennen, da ist es gut, wenn der Hersteller bei Fragen schnell zur Stelle ist“, erklärt Hammer.

Tests mit Radarfüllstandsensoren für Biogasanlage

Die Sensoren in den Karotten- und Zwiebellinien arbeiten seit dem Start ohne Probleme. Zurzeit laufen Tests mit dem Radarfüllstandsensor Vegapuls C 11 in der hauseigenen Biogasanlage. Dort sind bisher Druckmessumformer installiert, die sich aber im Innern der Anlage befinden. Deren Wartung ist sehr aufwendig. „Wenn man hier einfach mit Radarsensoren von außen messen könnte, wäre das allein aus Sicherheitsgründen eine feine Sache“, so Hammer.

Vega Grieshaber KG, Schildach


Autor: Florian Burgert

Produktmanager,

Vega

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