Vollendet veredelt

Jürgen Speck

Kaffee erhält seinen typischen, aus mehr als 800 feinen Aromen bestehenden Charakter erst beim Rösten, wobei die noch grünen Bohnen auf bis zu 225 °C erhitzt werden und dann ihre kaffeebraune Farbe annehmen. Reibungslos ablaufen kann dieser, die Qualität maßgeblich beeinflussende Prozessschritt aber nur, wenn auch die Ver- und Entsorgung der chargenweise arbeitenden Röster exakt nach Rezeptur verläuft. Dies wiederum setzt voraus, dass die diversen Rohkaffees aus den Silos zur richtigen Zeit am richtigen Ort bereitgestellt und danach unverzüglich zum Mahlen bzw. direkt zum Verpacken geleitet werden. Diese Aufgaben werden bei Alois Dallmayr Kaffee Berlin GmbH & Co. KG automatisiert durchgeführt und überwacht. Nur so ist vorstellbar, dass die Berliner Tag für Tag 12 Lkw-Ladungen Rohkaffee zu rund 200 t hochwertigem Röstkaffee veredeln. Um technisch auf hohem Niveau zu bleiben, hatte sich Dallmayr Berlin entschlossen, die Steuerung und Visualisierung seiner Produktion vom Wareneingang bis zur Verpackung umfassend zu modernisieren.

Nachdem sich das Scada-System von Siemens, Simatic WinCC, bereits an zwei Röstern des Kaffeeherstellers bewährt hatte, empfahl der Ausrüster G&M Automation, die Visualisierung der gesamten Produktion unter ein alle Gewerke übergreifendes, hoch flexibles WinCC-Server/Client-Leitsystem mit Web und Thin Clients zu stellen. G&M übernahm die bei Dallmayr bestehende Gliederung des Aufbereitungsprozesses in die drei Hauptbereiche Roh, Röst- und Mahlkaffee und ersetzte deren Steuerung durch drei aktuelle, dank verdoppelter Prozessorleistung und erweitertem Arbeitsspeicher hoch performante Simatic Controller S7-400 CPU 4142DP. Ein Teil der vorhandenen unterlagerten Steuerungen wurde ins neue Steuerungskonzept integriert. Das rund vier Meter lange Bedienpult samt Leuchtschaubild musste einer vergleichsweise kompakten WinCC-Leitzentrale mit insgesamt sechs 19“-Monitoren weichen. Die drei neuen Bereichssteuerungen kommunizieren untereinander über TCP/IP in einem Ethernet-Netzwerk (100 Mbit) und verarbeiten insgesamt ca. 5300 Prozesssignale aus der Produktion. Beginnend bei der Warenannahme und Siloeinlagerung über die Chargenbildung und das eigentliche Rösten bis hin zum Mahlen und Verpacken der Kaffees steuern die Controller sämtliche Schritte der Aufbereitung, notfalls auch ohne das zentrale Leitsystem. Um den Röstmeistern die Prozessführung einfach und komfortabel zu gestalten, entwickelte G&M ein verteiltes Bedien- und Beobachtungskonzept mit komfortablen Visualisierungsmöglichkeiten auch an wichtigen Stationen vor Ort. Herzstück der Installation ist ein WinCC-Server mit Raid-Festplattensystem, der neben der grundlegenden System- und Druckfunktionalität auch das Alarmlogging übernimmt. Zu den weiteren Aufgaben zählen das Aufbereiten der Prozessvariablen aus den Bereichssteuerungen zur Visualisierung sowie der Datentransfer über ODBC-Treiber an einen SQL-Server für strukturierte Abfragen zu Zwecken der Archivierung, Rezeptur- und Auftragsverwaltung sowie Chargenverfolgung. Mit Hilfe des Reportdesigners von WinCC werden die Daten ausgewertet und strukturiert dargestellt. Der Reportdesigner bietet die Möglichkeit, über SQL-gestützte Tabellen direkt auf den Server zuzugreifen.

Zur Datenbankprogrammierung wurden ausschließlich die WinCC-Bordmittel Visual Basic Scripts und C genutzt. Außerdem wurde, wie vom Kunden gewünscht, ein Datenexport zu übergeordneten Rechnersystemen realisiert. Frontend und Schnittstelle zum Anlagenführer sind die sechs Monitore in der zentralen Leitwarte, von denen zwei direkt vom WinCC-Server versorgt werden. Die vier anderen arbeiten paarweise als Web Clients im Dual-Screen-Modus, dienen ausschließlich zur Visualisierung und bekommen ihre Informationen über das Optionspaket WinCC/WebNavigator sowie ein grafisches Webserver-Protokoll. Auf die gleiche einfache, kostengünstige Weise kann auch jeder autorisierte Benutzer von einem anderen Rechner im lokalen Firmennetz aus oder mittels Telefon/Modem- bzw. ISDN- oder DSL-Anschluss über das Internet das Prozessgeschehen einsehen. Ein herkömmlicher Web Browser genügt. So lässt sich das Visualisierungssystem ohne viel Aufwand um zusätzliche Bedien- oder auch nur Beobachtungsstationen erweitern, wie beispielsweise für die Betriebsleitung, die Instandhaltung oder den Einkauf. G&M selbst nutzt den passwortgesicherten VPN-Zugang über das Internet, um sich bei Bedarf vom eigenen Standort aus ins System einwählen und den Röstmeister aus der Ferne unterstützen zu können. Die Erfahrung hat gezeigt, dass dies die Anzahl der erforderlichen lokalen Serviceeinsätze signifikant reduzieren kann. Nur ein Mitarbeiter des Automatisierers ist als externer Teilnehmer befugt, die Anlage auch zu bedienen.

Zum Bedienen und Beobachten der Mahlkaffeelinien direkt vor Ort sind ebenfalls über WinCC/WebNavigator und den Windows-eigenen Terminaldienst zwei Multi Panels MP 370 als Thin Clients in das System eingebunden. Automatisierer und Anwender entschieden sich für eine Ausführung mit Touchscreen, weil sich damit sehr einfach intuitive und vor ungewollten Fehlbedienungen weitgehend gefeite Bedienabläufe realisieren lassen. Die Bedienbilder für beide peripheren Thin Clients wurden unter WinCC in der Zielauflösung von 800×600 Pixel projektiert. Das minimiert den Engineeringaufwand, da die Bilder direkt portiert werden können, und ermöglicht eine einheitliche Bedienoberfläche von der Leitzentrale bis in die lokale Ebene hinein. Die gewählte Auflösung stellt sicher, dass die Detailvielfalt der Informationen auch auf den kleineren Monitoren klar und übersichtlich angezeigt werden kann. Ein entscheidendes Argument für die kompakten Touchpanels aus dem Simatic HMI-Spektrum war darüber hinaus deren vielseits bewährte Robustheit und Industrietauglichkeit. Nach außen hin zeigt sich dies in einer staub- und spritzwasserfesten Front (Schutzart IP 65). Dahinter schützt ein Metallgehäuse das MP 370 vor erhöhter Belastung durch Temperatur, Schocks, Vibrationen und/oder elektromagnetische Einflüsse.

Da die WinCC/WebNavigator-Konfiguration bei Dallmayr bis zu 10 Web Clients gestattet, lassen sich für weitere B&B-Aufgaben in der Peripherie bei Bedarf schnell und kostengünstig noch bis zu sechs Thin Clients zusätzlich einbinden. Aktuell verwaltet das WinCC-System bis zu 999 Rezepte, die sich im Wesentlichen in den Mengenanteilen der eingesetzten Rohkaffeesorten unterscheiden. Von den Servern in der Warte aus können sämtliche Motoren, Ventile und Schieber im Feld von Hand betätigt und deren aktuelle Betriebszustände angezeigt werden. Das Verwiegen der verschiedenen Rohkaffees in der Rösterei erfolgt in Chargen von 150 bis 300 kg und erzeugt ein Datenvolumen im vierstelligen Bereich.

Umfassend und komfortabel ist auch die Alarmverarbeitung gelöst. Um nahezu alle Eventualitäten abzudecken, wurden einige Tausend Störmeldungen projektiert, die den Bediener schnell zur Ursache führen und so dazu beitragen, die Verfügbarkeit der Anlagen zu maximieren. Die Umrüstung und Inbetriebnahme der gesamten Automatisierungstechnik, einschließlich aller Softwareinstallationen und Testläufe, wurde planmäßig in knapp 14 Tagen absolviert. Mit dieser Lösung ist Dallmayr Berlin für die Zukunft gerüstet und kann auf künftige Forderungen aus dem Markt schneller und flexibler reagieren.

Halle 9, Stand 310

dei 418

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Weitere Informationen zu den Multi Panels

Fachmesse SPS/IPC/Drives 2005