Der Milch-Rangierbahnhof

Dipl.-Phys. Martin Witzsch

Bei der Milch Union Hocheifel (MUH) werden Tag für Tag 2,5 Mio. l Milch erfasst, auf 0,5 °C genau erhitzt, abgefüllt oder zu haltbaren Produkten weiter verarbeitet. Für die Elektrotechnik sind insgesamt 15 Mitarbeiter zuständig. Planung, Wartung und Überwachung des Bereichs Automatisierungstechnik obliegt einer vierköpfigen Truppe. Mit seinem kleinen, aber schlagkräftigen Team kümmert sich Dipl.-Ing. Oliver Goebel um fast jede Art von Prozess-Steuerung im Hause MUH. Es gibt reichlich zu tun, denn die Produktion wächst ständig und neue Aufgaben, wie die Gebäudeautomatisierung, kommen hinzu. Das hat auch den Aufgabenschwerpunkt verlagert. Noch vor einigen Jahren mussten passende Steuerungskonzepte mangels fertiger Lösungen komplett selbst entwickelt werden. Inzwischen gibt es für viele Anlagenteile fertige Steuerungslösungen auf dem Markt. Die Kunst der Prozess-Spezialisten besteht jetzt darin, diese Teile in eine Gesamtsteuerung zu integrieren. Dabei achtet man streng auf dezentrale Konzepte: „Ohne Feldbustechnik”, so Oliver Goebel, „sind die Aufgaben in einem derartigen Werk mit so einem kleinen Team nicht zu bewältigen.”

Verpackungsanlagen beispielsweise werden komplett von Spezialfirmen wie Tetra PAK und SIG Combibloc bezogen, die mit einem selbst entwickelten Steuerungskonzept arbeiten. Nur durch diese Standardisierung können die Hersteller schnellste Abwicklung von Wartungen und Reparaturen sichern. Die Kehrseite der Medaille ist, dass sich diese hochspezifischen Module nicht ohne weiteres in jede Gesamtanlage integrieren lassen. Die Steuerungen stellen nicht immer alle extern benötigten Signale zur Verfügung. Deshalb werden diese über das Wago-I/O-System 750 direkt abgegriffen, teils von zusätzlichen, teils sogar von vorhandenen Sensoren.

Auch die den Abfüllanlagen nachgeschaltete Fördertechnik ist mit dem Wago-I/O-System 750 ausgerüstet. Dabei wurde zur Steuerung der Etikettendrucker eine besondere Lösung entwickelt. Mit den Druckern werden Labels auf die Paletten appliziert. Auf diesen Etiketten stehen alle Parameter der jeweiligen Palette, die zur eindeutigen Identifizierung und Rückverfolgung des produzierten Gutes gebraucht werden. Jeder Drucker ist mit einem Scanner versehen, der die Etikettendaten wieder einliest. Damit werden die Paletten für die weitere Förderungssteuerung erfasst. Eine zusätzliche Aufgabe ist die kundenspezifische Positionierung des Etiketts. Verschiedene Drucker-Fabrikate sind im Einsatz, die ursprünglich mit herstellereigenen Steuerungen und Schnittstellen ausgerüstet waren. Die mobilen Druckeinheiten müssen jedoch an beliebiger Stelle des Fördersystems arbeiten können und untereinander austauschbar sein. Diese Anforderungen überschreiten bei weitem die Möglichkeiten der normalen Druckersteuerungen. Das Team der MUH ersetzte sie kurzerhand durch Wago-Feldbusknoten, die statt mit Kopplern mit programmierbaren Feldbus-Controllern ausgerüstet sind. Die kompakten Einheiten finden auch in dem kleinen Gehäuse Platz. Da innerhalb eines Knotens unterschiedliche Ein- und Ausgangsspannungen kombiniert werden können, entfallen separate Umsetzer z.B. für den Druckkopf, der mit 5 V betrieben wird. Auch die serielle Schnittstelle ist in den Knoten integriert. Mit 12 mm benötigt sie nicht mehr Platz als eine Standardklemme. Das Steuerprogramm läuft komplett im Controller. Diese Lösung ist weit preisgünstiger und kompakter als eine Steuerung mit einer klassischen SPS. Am Drucker befinden sich einheitliche Anschlüsse für Scanner, Bus und Leitsystem. So ist jedes Gerät an beliebiger Stelle der Förderung einzusetzen.

Dieses Prinzip der standardisierten Schnittstellen zieht sich als roter Faden durch die gesamte Steuerungstechnik Milch Union und erfüllt damit die zwei Hauptanforderungen an das System: Flexibilität und Zukunftssicherheit. Oliver Goebel: „Die täglich zu verarbeitenden Mengen wachsen, aber nicht das Betriebsgelände. Das bedeutet einerseits effizientere Anlagen, aber auch ein hochflexibles Anlagenfeld. Wir müssen viele Produktionsmaschinen mit unseren Abfüllstationen verbinden können. Dazu brauchen wir einheitliche Schnittstellen. Das bringt bei der ersten Anlage mehr Arbeit mit sich, danach profitiert man aber davon. Die Inbetriebnahmekosten für weitere Maschinen reduzieren sich auf einen Bruchteil. Auch Änderungswünsche lassen sich leicht erfüllen, etwa beim Umsetzen einer Abfüllmaschine oder einer beliebigen Produktionsanlage.”

Auch in der Gebäudeautomatisierung baut man bei MUH auf das Wago-I/O-System 750 in Verbindung mit Ethernet-Controllern. Nach den guten Erfahrungen in der Anlagensteuerung stellte sich die Milch Union als Beta-Tester für die damals neuen Ethernet-Controller zur Verfügung. Ein Schritt, den Oliver Goebel nicht bereut hat. Gebäudeautomatisierung ist hier sehr weit gefasst, denn neben dem Erfassen von Temperaturen und Zählerständen, der Steuerung der Beleuchtung und Belüftung werden auch Drücke und Füllstände erfasst. Das Netzwerk ist durch die zahlreichen PCs ohnehin vorhanden. Daten sind „von überall nach überall” abrufbar, können aber auch gezielt verschickt werden, etwa die Temperatur im Steuerungsraum an die Elektriker und die Zählerstände zur Betriebsdatenerfassung ans Controlling. Störungsmeldungen werden per E-Mail an Outlook-Adressen versendet.

Der Einsatz des Wago-I/O-Systems 750 im Anlagenfeld und in Gebäuden bringt nicht nur Vorteile in den einzelnen Bereichen, sondern schafft auch Synergieeffekte, z.B. durch ein gemeinsames Ersatzteillager. Das Ersatzteillager insgesamt konnte gegenüber herkömmlicher Technik auf einen Bruchteil reduziert werden. Statt einer Baugruppe liegen mehrere Klemmen auf Lager. Das heißt mehrfache Sicherheit bei reduzierten Kosten, denn in der Regel fällt nur ein Kanal und nicht eine ganze Gruppe aus. Auch so genannte Mischbaugruppen (Baugruppen mit Ein- und Ausgängen) oder Spezialbaugruppen entfallen. Diese sparen zwar Platz und Geld in der Anlage, ziehen aber erhöhte Kosten bei Ersatzteilhaltung nach sich.

Selbst in der Schaltschrankverdrahtung wird durch Wago gespart. Gegenüber der klassischen Verdrahtung (Baugruppe – Reihenklemme – Sensor/Aktor) entfällt ein Schritt. Statt in drei bis vier Tagen, ist ein Schrank in zwei Tagen verdrahtet.