Über die Höhen des Schwarzwaldes

Dipl.-Ing. Uwe Nolte

Die Peterstaler Mineralquellen GmbH zählt mit einer Jahresproduktion von etwa 180 Mio. Flaschen zu den Top 20 der insgesamt 230 deutschen Mineralbrunnen. Das Sortiment des regionalen Marktführers im Südwesten Deutschlands umfasst mehr als 80 verschiedene Produkte – darunter Mineral- und Heilwässer, Fruchtsäfte und Erfrischungsgetränke sowie Wellness- und Diätgetränke. Den kostbaren Grundstoff dafür liefern die Mineralquellen an den Produktionsstätten Bad Peterstal und Bad Rippoldsau. Beide Standorte verfügen über Abfülllinien für PET- und Glasflaschen. Von hier werden die Märkte im Südwesten Deutschlands größtenteils mit firmeneigenen LKWs sowie per Spedition beliefert.

Um Fertigungskapazitäten und Umschlaglogistik an beiden Standorten zu optimieren, sollten die Produktionsstätten durch Mineralwasserleitungen verbunden werden. Hierzu sind mehrere Leitungen zwischen Bad Rippoldsau und Bad Peterstal verlegt worden. „Mit dem Projekt sichern wir nicht nur die Arbeitsplätze an beiden Standorten – wir schonen auch die Umwelt“, erläutert Gerhard Brückner, Betriebsleiter in Bad Peterstal. „Sonst müssten wir unsere Produkte mit dem LKW zum jeweils anderen Standort fahren, wo dann die Distribution erfolgt.“ Eine Herausforderung war dabei die Streckenführung im Mittleren Schwarzwald. So mussten die Mineralwasserleitungen auf ihrer gesamten Länge durch Waldgebiete geführt werden und zwei Höhenzüge überbrücken.

Die automatisierungstechnische Umsetzung des Projekts erforderte eine intelligente Vernetzung mit dezentraler Messwerterfassung entlang der Trasse. Zu diesem Zweck wurden mehrere Unterstationen entlang der Trasse angeordnet, die die Leitungen und den Leitungsdruck überwachen. Die Steuerung der Durchflussmengen und Förderdrücke erfolgt über zwei Hauptsteuerungen in den Werken Bad Peterstal und Bad Rippoldsau, die mit den Unterstationen in den Schächten entlang der Trasse kommunizieren. Zur Vernetzung aller Steuerungen dient ein Profinet-Netzwerk.

Herzstück der Automatisierungslösung ist die von Klotter Elektrotechnik ausgeführte Steuerungsanlage in den Pumpenräumen der beiden Produktionsstätten. Für jede abgehende Leitung fördern drehzahlgeregelte Pumpen das Mineralwasser zum anderen Werk. „Fördermenge und Förderdruck werden entsprechend geregelt, um die Höhendifferenzen und Reibungsverluste der Leitung zu überwinden“, so Jürgen Wörner, Projektleiter bei Klotter. „Bei jeder ankommenden Leitung werden Leitfähigkeitsmessungen durchgeführt, und das Mineralwasser wird kontrolliert dem Behälter zugeführt.“

In den Schränken der Hauptsteuerung bilden Profinet-fähige Modular Managed Switches (MMS) von Phoenix Contact die Ethernet-Infrastruktur. Diese Komponenten aus der Produktfamilie Factory Line bieten über steckbare Interface-Module eine applikationsspezifische Kombination der verschiedenen Ethernet-Übertragungsstandards für Twisted Pair und diverse optische Medien. Von der flexiblen Medienunterstützung profitieren beide Standorte. „Wir haben die Profinet-Hauptsteuerungen sowie weitere in der Steuerungsanlage installierte Geräte über Twisted Pair-Einsteckmodule angeschlossen“, so Brückner, „während die Anbindung an das Werksnetz über Multimode-Glasfaser-Interfaces erfolgt.“

Die Unterstationen entlang der Leitungstrasse durch den Schwarzwald und der zweite Standort sind über Singlemode-Glasfasern in das Netzwerk eingebunden. Die Singlemode-Technik erlaubt je nach eingesetztem Fasertyp Entfernungen bis zu 36 km und ist daher für derartige Freiland-Applikationen prädestiniert. Weil gesteckte Glasfaser-Module verwendet werden, kann auf zusätzliche Medienkonverter verzichtet werden.

Zum Zweck einer aussagekräftigen Diagnose erfasst das Management des Switches den Status der Glasfaserstrecke direkt über die Module. Da der Modular Managed Switch bei Bedarf einfach auf bis zu 24 Ports ausgebaut werden kann, ist der Getränkehersteller für zukünftige Netzwerk-Erweiterungen gut gerüstet.

In den Unterstationen werden kompakte industrielle Ethernet-Switches FL Switch 8 TX sowie Singlemode-Medienmodule FL MC von Phoenix Contact eingesetzt. Über das Profinet-Netzwerk stehen die gemessenen Druckdaten sowie etwaige Alarme den Hauptsteuerungen und Leitrechnern in beiden Werken in Echtzeit zur Verfügung. Da die Schächte nur über steile und kurvenreiche Waldwege zu erreichen sind und der Schnee im Winter meterhoch liegt, kommt den Fernwartungs- und Kommunikationseigenschaften des Profinet-Netzwerks besondere Bedeutung zu.

Mineralquellen sprudeln an 365 Tagen im Jahr über 24 Stunden. Diese Verfügbarkeit verlangt der Betreiber auch von der Automatisierungslösung. Der Einsatz des Singlemode-Glasfaser-Netzwerks ermöglicht die umfassende Überwachung des kompletten Systems mit allen Unterstationen von beiden Werken aus.

Über die Touchscreen-Monitore in den Pumpenräumen können die Visualisierungen der Hauptsteuerungen beider Werke sowie der einzelnen Unterstationen angezeigt und bedient werden. Bei Eintritt einer Störung oder bei Erreichen von Grenzwerten sorgen E-Mail-Funktionen für eine Meldung an das Service-Personal. Zur Fernwartung kann das System auch über eine VPN-Anbindung bedient und beobachtet werden. Dabei wird mittels Internet-Browser auf die Visualisierung und auf die Webseiten der Managed Switches zugegriffen.

Ist der Besuch einer Unterstation dennoch einmal notwendig, macht sich eine weitere Funktion bezahlt: Das Singlemode-Netzwerk bietet zu Service-Zwecken die Integration einer Telefonanbindung über Voice over IP. Aufgrund der topographischen Gegebenheiten stehen die Mobilfunknetze in den Schächten nämlich nicht zur Verfügung.

Halle 9, Stand 331

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