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KWV: Fit für die Zukunft

Flaschenettikettierung
KWV: Fit für die Zukunft

Um der steigenden Nachfrage nach Qualitätsweinen nachkommen zu können, musste der südafrikanische Weinerzeuger KWV seine Produktionskapazität deutlich erhöhen. Bei der Modernisierung der Abfüllanlage setzte man auf die Maschinensteuerung S-Max in Kombination mit dem Feldbussystem Interbus. So ließ sich die maximale Liniengeschwindigkeit pro Linie um 44% steigern.

Bernhard Peter Klosse, Rob MacKenzie

Die KWV-Kooperative wurde im Januar 1918 von südafrikanischen Weinbauern gegründet, um den Weinanbau in der Region zu fördern und die lokale Weinproduktion zu optimieren. 1997 entstand die Unternehmensgruppe KWV International, die von der firmeneigenen Produktionsgesellschaft KWV South Africa mit Weinen und Weinbränden beliefert wird. KWV in Paarl ist einer von wenigen lokalen Erzeugern dieser südafrikanischen Region Western Cape, bei denen der gesamte Prozess der Weinherstellung von der Lese bis zur Abfüllung abgedeckt wird.
Die Linie B ist eine der drei Flaschenetikettier-Linien von KWV in Paarl. Vor der Entscheidung zur Automatisierung dieser Linie wurden maximal 8000 Flaschen pro Stunde etikettiert. Da die Nachfrage nach Qualitätsweinen in den letzten Jahren kontinuierlich gestiegen war, musste die Produktionskapazität deutlich erhöht werden.
Linie B besteht aus zwei Etikettiermaschinen: einer Maschine der Firma Kosme für selbsthaftende Etiketten sowie einer Krones-Maschine für nassklebende Etiketten. Eine wesentliche Anforderung des Modernisierungsprojektes bestand darin, einen automatisierten Linienprozess zu implementieren, der ohne Sammeltische vor den Etikettiermaschinen auskommt. Da diese Linie auch zur Herstellung anderer Produkte genutzt wird, wurde außerdem eine hohe Flexibilität angestrebt.
Die Abfüllanlage beherrscht drei verschiedene Verschlusstechniken: Kork mit Kapsel, Kork mit Wachs sowie Schraubverschluss. Die Wachsverschlusstechnik erfordert eine konstante Liniengeschwindigkeit, und zwar unabhängig von der Geschwindigkeit der Etikettiermaschinen. Im Gegensatz dazu wird bei den anderen beiden Verschlusstechniken die Geschwindigkeit ausschließlich von der Etikettiermaschine vorgegeben.
Hohe Flexibilität und Geschwindigkeit
Systemintegrator Henry Jooste sieht den entscheidenden Faktor für den Erfolg des Automatisierungsprojekts in der Wahl der Maschinensteuerung S-Max – in Kombination mit dem Feldbussystem Interbus. In vorher durchgeführten Tests hatte sich gezeigt, dass nur Interbus die Herausforderungen der Applikation an die Reaktionszeiten erfüllt – in Verbindung mit der eingesetzten Maschinensteuerung S-Max von Phoenix Contact.
Die von KVW in Paarl verwendete S-Max-Version ist eine Kombination von PC-Plattform, Soft-SPS (speicherprogrammierbare Steuerung), Interbus-Feldbusmaster sowie Funktionalitäten wie Betrieb, Überwachung und Visualisierung. Alle Funktionen sind in einem einzigen Gehäuse untergebracht.
Im Rahmen der Modernisierungsmaßnahme hat KWV weitere Komponenten von Phoenix Contact implementiert. Dezentrale digitale E/A-Module der Produktlinie Inline, analoge Eingangsmodule vom Typ Inline sowie Interbus-Motorschalter in Schutzart IP 67 bilden zusammen mit der Steuerung S-Max den Kern der Hardware. Mit seinem hohen Funktionsumfang ermöglicht S-Max die erforderliche Verarbeitungsleistung sowie die gewünschte Flexibilität der Anlage.
Da die S-Max-Steuerung über einen integrierten Interbus-Feldmaster verfügt, kann auf eine zusätzliche Schnittstelle zu einem Controller eines anderen Herstellers verzichtet werden. Die integrierte HMI-ScadaFunktionalität war ein weiterer wichtiger Grund für den Einsatz von S-Max, da vor diesem Hintergrund auf weitere Geräte verzichtet werden kann. Die Ethernet-Programmierschnittstelle des S-Max erwies sich ebenfalls als hilfreich: Mittels passender Zugriffsrechte konnte so die Steuerungssoftware auch über das Netz optimiert werden , und zwar ohne dass ein Programmierer vor Ort anwesend sein musste.
Aufgrund der schnellen Reaktionszeit von Interbus können die Antriebe der Linie schneller auf geänderte Produktionsbedingungen reagieren. Damit reduziert sich der Zeitdruck an der Linie und damit auch der an den Glasflaschen entstehende Fressschaden. Die Bauform des Antriebsgehäuses gewährleistet außerdem eine optimale Wärmeabgabe, so dass Ausfälle des Antriebs minimiert werden. In der Vergangenheit hatte es häufiger Probleme mit Antrieben anderer Hersteller gegeben – aufgrund zu hoher Umgebungstemperaturen und –feuchtigkeit.
Nur 10 % der S-Max-Ressourcen genutzt
Sämtliche Komponenten von Phoenix Contact konnten ohne Schwierigkeiten installiert und in Betrieb genommen werden. Systemintegrator Jooste weist darauf hin, dass insbesondere die Erdung der Anlage einen hohen Stellenwert hat –was zur fehlerfreien Implementierung neuer Komponenten entscheidend beiträgt. Auch die Tatsache, dass die Anzeige der Signalqualität – eine integrierte Funktion des Interbus-Feldbussystems – seit der Inbetriebnahme der Linie niemals Fehler anzeigte, führt er auf die gute Erdung zurück. Die Ausfallzeiten der Anlage tendieren seit der Installation gegen Null.
Wichtigstes Ziel des Modernisierungsvorhabens war die Erhöhung der maximalen Geschwindigkeit der Linie auf 11500 Flaschen pro Stunde – eine Erhöhung um 44 Prozent gegenüber der früheren maximalen Liniengeschwindigkeit. Dieses Ziel wurde mit nur 10 % der Ressourcen der S-Max-Steuerung erreicht. Für künftige Erweiterungen steht also noch ausreichend Potenzial zur Verfügung.
dei 428

SPS/IPC DRIVES 2005
Industrial Communication Congress: 20./21.09.2005
Fachbuch: INTERBUS – Das offene und durchgängige Kommunikationssystem

Maschinensteuerung S-Max
Mit der Maschinensteuerung S-Max von Phoenix Contact kann das Modernisierungs- und Einsparpotential einer Anlage voll ausgeschöpft werden. S-Max ist eine Kombination aus PC-Plattform, SPS, Feldbus-Master sowie den Funktionen Bedienen und Beobachten. Alle Funktionen werden in einem Gerät bereitgestellt. Damit wird S-Max zu einem High-End-System zum Steuern und Regeln, Bedienen und Beobachten sowie zur Kommunikation. Der Anwender wählt das Betriebssystem und den Feldbus-Master aus, Phoenix Contact liefert eine vorkonfigurierte und getestete Lösung, bei der die Hardware- und Software-Komponenten aufeinander abgestimmt sind.
Ein Panel-PC dient der Maschinensteuerung als Basiseinheit. Er ist in einem kompakten Aluminiumgehäuse mit robuster Frontplatte und geringer Einbautiefe untergebracht. Der TFT-Farbmonitor mit Größenvarianten zwischen 6,4 und 17“ sowie zwei oder drei Ethernet-Schnittstellen zur Vernetzung innerhalb der Fabrik gehören zur Grundausstattung. Die Visualisierung von S-Max bietet eine intuitive Bedienung sowie eine Dynamisierung der Objekte. Mehrfach verwendbare Objektinstanzen ermöglichen ein effizientes Arbeiten.
Durch die OPC-Schnittstelle (OLE for Process Control) können die Objekte einfach und schnell in vorhandene Projekte eingebunden werden. Die integrierte Soft-SPS lädt die Steuerungsprogramme, arbeitet sie ab und stellt Debug-Funktionen für Programmierung, Inbetriebnahme und Wartung SPS-gesteuerter Maschinen bereit. Ein Feldbus-Master für die Feldbussysteme Interbus, Profibus, CANopen oder DeviceNet ergänzt den Leistungsumfang der Maschinensteuerung.
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