Die Lebensmittelherstellung ist keineswegs nur eine Frage des guten Geschmacks, sondern auch der Wirtschaftlichkeit. Ein hoher Automatisierungsgrad ermöglicht es, die Qualität der Erzeugnisse von Charge zu Charge präzise zu wiederholen und die Produktion rationell zu gestalten. Im Zuge der horizontalen und vertikalen Integration der Automatisierungstechnik in die Lebensmittelbetriebe gerät die gesamte Wertschöpfungskette ins Blickfeld, die typischerweise darauf aufbaut, aus den Rohstoffen ein Produkt herzustellen, das anschließend verpackt bzw. abgefüllt und ausgeliefert wird.
In der realen Anlagenumgebung der Lebensmittelindustrie kommt immer ein Mix verschiedener Automatisierungstechniken zum Einsatz. Während innerbetriebliche Logistik und Verpackungsmaschinen durch Motion-Control- und Robotiklösungen sowie speicherprogrammierbare Steuerungen automatisiert werden, liegen die Schritte der eigentlichen Herstellung in der Verantwortung der Prozessleitsysteme.
Feldbusse auf dem Vormarsch
Automatisieren meint in erster Linie, Informationen auf der Produktionsebene zu gewinnen, zu verarbeiten und über geeignete Mittel wieder auf den Prozess einwirken zu lassen. Das Feld sind die Sensoren und Aktoren, die vor Ort den technischen Prozess überwachen und in diesen eingreifen.
Bereits seit den 1990er-Jahren lässt die Entwicklung busfähiger Sensoren und Aktoren sowie standardisierter Feldbusse die horizontale Integration von Steuerungen und Feldgeräten etappenweise voranschreiten. Bussysteme wie Profibus-DP, Interbus oder Foundation Fieldbus verringern nicht nur den Verkabelungsaufwand, vielmehr lassen sie sich auch einfach erweitern und verbessern die Störsicherheit. Möglich wird dies, weil die Signale aus der Anlage nicht parallel, sondern seriell übertragen werden. Das heißt: Die Verbindung zwischen Steuerung und Sensorik/Aktorik wird durch ein einziges Kabel hergestellt.
Der Trend, Standards und Mainstream-Technologien aus der IT-Welt in die Industrieautomation zu transferieren, ist ungebrochen. Das Ethernet dringt mit seinen hohen Übertragungsraten, den vielfältigen IT-Diensten und neuen Funktionen wie der drahtlosen Übertragung (Wireless LAN) in die Domäne der Feldbusse vor. Der PC, ursprünglich nur für die Bürowelt gedacht, hat in die Industriewelt Einzug gehalten und ergänzt die dort bislang vorherrschenden speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS). Während im Jahr 2001 nur jeder vierte Maschinenbauer Ethernet zur Anbindung an eine SPS einsetzte, ist es 2005 beinahe jeder zweite. Und jeder achte SPS-Anwender plant die Erstanschaffung eines Industrie-PC, wobei Experten einen Trend in Richtung Panel-PC erwarten.
Wireless LAN wiederum bietet zusätzliche Möglichkeiten, die mit den klassischen Bussystemen kaum zu realisieren sind. So lassen sich beispielsweise mit einem Kabel schwer erreichbare Komponenten in einer Anlage drahtlos ankoppeln. Mobile PCs oder Handhelds, die direkt mit dem Leitsystem verbunden sind, erlauben volle Bewegungsfreiheit und gleichzeitig die Kontrolle über den Prozess. Inzwischen stehen nicht nur Funkmodule für die Integration in Automatisierungsgeräte zur Verfügung, sondern auch Automatisierungsgeräte mit integrierter Funkkommunikation. Trotzdem werden die führenden Feldbusse aufgrund ihrer Vorteile bei zeit- und sicherheitskritischen Anwendungen auf absehbare Zeit Bestand haben, wobei sie jedoch enger mit dem Ethernet zusammenarbeiten müssen als jemals zuvor.
Durchgängiger Datenfluss
Mit dem Ruf nach durchgängiger Datenverfügbarkeit vom Feld bis ins Management begann letztlich der Ethernet-Hype in der Automatisierungswelt. Parallel zum Industrie-PC und dem Ethernet schreitet seitdem die vertikale Integration voran, d.h. das Zusammenführen von Systemen und Funktionen, die klassischerweise auf verschiedenen Ebenen der Automatisierung eines Unternehmens angesiedelt sind. Vertikale Integration bedeutet, dass dem Management die Produktionsdaten der SPS in der Planungsebene zur Verfügung gestellt werden. Manufacturing Execution Systeme (MES) bilden das Bindeglied zwischen den Maschinensteuerungen und dem ERP-System (Enterprise Resource Planning). Diese Datenanbindung ermöglicht im Verbund mit den entsprechenden Auswertungen eine kontinuierliche Verbesserung der Prozesse und damit der Produktion qualitativ hochwertiger und sicherer Lebensmittel.
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