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Rockwell Automation SPS-Plattform steuert komplette Anlage

| Autor/ Redakteur: Peter Schoch / Dipl.-Ing. (FH) Reinhold Schäfer

Ein Lebensmittelproduzent steuert seine komplette Anlage mit einer SPS-Plattform. Die zu diesem Zweck eingesetzte Software, eine serviceorientierte Anwendungsplattform, ermöglicht es den unterschiedlichen in dieser Plattform enthaltenen Softwarepaketen, Elemente über Benutzerrollen und -berechtigungen, Nachrichten und Protokolle gemeinsam zu nutzen.

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In der Milchpulverfabrik von Vreugdenhil Dairy Foods können 8 t Milchpulver pro Stunde produziert und 1.600.000 l Rohmilch pro Tag verarbeitet werden.
In der Milchpulverfabrik von Vreugdenhil Dairy Foods können 8 t Milchpulver pro Stunde produziert und 1.600.000 l Rohmilch pro Tag verarbeitet werden.
(Bild: Rockwell)

GEA ist ein führender Technologieanbieter für die Lebensmittelindustrie, was 70 % des Umsatzes des Unternehmens ausmacht. Das Unternehmen beschäftigt rund 17.000 Mitarbeiter in mehr als 50 Ländern. Es ist auf die Konstruktion von Anlagen für die Lebensmittelverarbeitung, insbesondere die Milchwirtschaft, spezialisiert. Alejandro Nectalí, Automatisierungsingenieur bei GEA Spain, erläutert: „Wir liefern Komplettlösungen, von der Verfahrensauslegung und -entwicklung über das Engineering und die Technologie bis zur Lieferung, Montage und Inbetriebnahme der Anlage.“

Anlagen sind für den Dauerbetrieb ausgelegt

Das Unternehmen ist auf die Konstruktion von Anlagen spezialisiert, die für den Dauerbetrieb rund um die Uhr (24/7) bestimmt sind. „Auf diese Weise können Hersteller ihre Kapazitäten voll ausschöpfen“, so Nectalí. „Tatsächlich sind unsere Anlagen so ausgelegt, dass sie die spezifischen Anforderungen jedes Kunden erfüllen und den in der Milchwirtschaft geltenden Standards entsprechen. Darüber hinaus ist es uns wichtig, dass grundsätzlich die neuesten Technologien zum Einsatz kommen.“

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Zu den Kunden des Unternehmens gehört Vreugdenhil Dairy Foods mit Hauptsitz in Nijkerk (Niederlande) mit drei Produktionsanlagen. Es ist dort seit 1954 auf dem Markt vertreten und der größte Hersteller von Trockenmilchpulver in Europa. Mit drei Werken, die von 900 niederländischen Bauern mit dem Rohprodukt beliefert werden, stellt das Unternehmen Milchpulver für die Lebensmittelindustrie sowie für Millionen von Konsumenten weltweit her.

Die niederländische Tochtergesellschaft von GEA wurde mit der Konzeption einer 13.000 m2 großen Milchpulveranlage für Vreugdenhil Dairy Foods in Gorinchem (Niederlande) beauftragt, die es so bisher nicht gab.

Konzeption einer Produktionsanlage, die es so noch nicht gab

Dies erforderte die Kombination mehrerer Prozesse: die Trennung von Rohmilch in Magermilch und Rahm, die Verdampfung und Sprühtrocknung sowie das Handling und die Verpackung des Milchpulvers. Angesichts dieser beträchtlichen Herausforderung wandte sich die niederländische GEA-Niederlassung zunächst an verschiedene GEA-Tochtergesellschaften in anderen Ländern, um das dezentrale Know-how des international tätigen Unternehmens abzurufen.

Der Erfolg hing von der richtigen Koordination ab

In diesem Sinne übernahm GEA Netherlands die Gesamtprojektleitung und stellte das Engineeringteam für die Milchpulververarbeitung, GEA Spain kümmerte sich um die Automatisierungstechnik, GEA France um die Verdampfungstechnik, GEA Denmark um die Trocknungstechnik, GEA New Zealand um das Pulverhandling und GEA Germany um die Trenntechnik. Das Projekt wurde somit international und multidisziplinär und sein Erfolg hing von der Koordination verschiedener Arbeitsteams von verschiedenen Gesellschaften in unterschiedlichen Ländern ab. Es gab jedoch eine gemeinsame Grundlage: die Steuerungssysteme und die Automatisierungstechnik. Dieser Bereich oblag der Verantwortung und Aufsicht des GEA-Spain-Teams.

„Die Herausforderung bestand darin, eine einzige Lösung für die gesamte Anlage zu implementieren, einschließlich Hardware, Software und Steuerungsnetzen für alle Anlagenbereiche von der Materialannahme bis zur Verpackung“, berichtet Nectalí. „Wir entschieden uns für eine gemeinsame Plattform, basierend auf den Produkten und Lösungen der Integrated-Architecture-Plattform von Rockwell Automation, da sich diese Lösung bereits in einer anderen Anlage von Vreugdenhil Dairy Foods bewährt hatte.“ Hans van der Heijden, Projektingenieur des Molkereiunternehmens, bestätigt dies: „Wir haben in unserem bestehenden Werk bereits 17 PLC-5-Steuerungen (25E, 40E und 80E) von Allen-Bradley sowie 80 SLC-Steuerungen 5/04 von Rockwell Automation im Einsatz und unsere Ingenieure kennen sich mit der Programmierumgebung aus. Einige unserer Techniker erhalten sogar Schulungen bei Rockwell Automation, um ihre Kenntnisse zu vertiefen.“

Dank der Erfahrungen aus früheren Implementierungen, der dabei erworbenen Kenntnisse, der vorangegangenen Zusammenarbeit mit Rockwell Automation und seiner Fähigkeit, durch lokale Vertretungen in Spanien und den Niederlanden globale Projektunterstützung bereitzustellen, konnte GEA das Projekt zum Erfolg führen.

Van der Heijden erklärt: „Beide Tochtergesellschaften waren eine große Hilfe bei der Festlegung der ersten Definitionen für die Architekturen und wir wurden während des gesamten Umsetzungsprozesses gut unterstützt.“ Nach der ersten Prüfung implementierte GEA die Lösungen von Rockwell Automation. Von den Feldgeräten bis zum Berichtssystem wurden alle Elemente über Ethernet/IP verbunden, was die Kommunikation und den Datenfluss erheblich vereinfacht.

Durch die Integration von Powerflex-Frequenzumrichtern von Allen Bradley und elektronischen E300-Motorschutzrelais wird die Motorkonfiguration und -diagnose erleichtert. Dabei sorgen Flex-I/O von Allen Bradley für die Signalverteilung. Alle Feld- elemente werden dabei über Stratix-5700- und 1783-Etap-Switches mit programmierbaren Controllogix-Automatisierungssteuerungen (PAC) und Panelview-Plus-6-Grafikterminals von Allen Bradley sowie mit unterschiedlichen System-PCs verbunden.

Vom Feldgerät bis zum Berichtssystem über Ethernet/IP verbunden

Die Steuerungssystemsoftware wurde mit einer VM-Ware-Virtualisierungsinfrastruktur realisiert, die zwei physische Server nutzt. Die zu diesem Zweck eingesetzte Software Factorytalk, eine serviceorientierte Anwendungsplattform (SOA), ermöglicht es den unterschiedlichen in dieser Plattform enthaltenen Softwarepaketen, Elemente über Benutzerrollen und -berechtigungen, Nachrichten und Protokolle gemeinsam zu nutzen. Scada-Überwachung und Steuerung erfolgt mittels Factorytalk View SE, wobei Factorytalk Transaction Manager und Factorytalk Historian Funktionen zur Erfassung und Historisierung von Daten bieten.

Die Berichterstattung wird über Factorytalk Vantagepoint und das Asset Management – einschließlich Versionskontrolle, Audits und Wiederherstellung bei einem Ausfall – über Factorytalk Assetcentre abgedeckt. Van der Heijden ist der Meinung, dass „das Unternehmen mit diesen Tools die Parameter in seinen eigenen Instrumenten festlegen kann, wodurch die Verwaltung deutlich vereinfacht wird”.

Dank des von den GEA-Ingenieuren ausgelegten Designs und der Systeme von Rockwell Automation können in der neuen Milchpulverfabrik von Vreugdenhil Dairy Foods 8 t Milchpulver pro Stunde produziert und 1.600.000 l Rohmilch pro Tag verarbeitet werden, wobei diese Parameter vollständig skalierbar sind. Dies sei einer der großen Vorteile, die sich durch die Zusammenarbeit mit Rockwell Automation ergeben haben. „Da Rockwell Automation den Einsatz einer einzigen Plattform für die gesamte Anlage ermöglicht, können verschiedene Prozesse gleichzeitig ablaufen. Alle Elemente können einfach miteinander verbunden werden und wir hatten keinerlei Probleme bei der Integration. Wird eine neue Komponente hinzugefügt, erkennt das System sie sofort. Es ist angenehmer, mit einer einzigen Lösung von Rockwell Automation zu arbeiten“, fügt Nectalí hinzu.

Das mache sich auch beim Kunden bemerkbar. „Wenn wir das Projekt abgeschlossen und das Werk verlassen haben, kann der Kunde sich direkt an die Experten von Rockwell Automation wenden, um Mitarbeiterschulungen zu erhalten, Fragen zu stellen oder eine Störung zu beheben. Für den Kunden ist dies von Vorteil, da Hersteller-Support vor Ort verfügbar ist und die Möglichkeit der Einbindung ins eigene Team besteht. Künftige Änderungen können dann unabhängig vom Integrator vorgenommen werden. Für uns besteht der Vorteil darin, dass wir das Projekt abschließen und die Instandhaltung des Werks an unsere Kollegen vom lokalen GEA-Kundendienst übergeben können“, führt Nectalí weiter aus.

Dank der Software von Rockwell Automation kann das Bedienpersonal bei Vreugdenhil Dairy Foods seine eigenen, individuell angepassten Produktionsberichte mit einer gängigen Software wie Microsoft Excel erstellen. Diese Berichte können über einen Web-Browser auf mobilen Terminals wie Smart­phones oder Tablets angezeigt werden.

Hinzu kommt, dass die Realisierung einer einzigen Steuerungslösung für die gesamte Anlage dazu beiträgt, den Ressourceneinsatz zu optimieren, die Betriebskosten zu senken und den Ersatzteilbestand zu reduzieren. Auch Schulungen für Produktions- und Instandhaltungspersonal werden vereinfacht. Das Steuerungssystem von Rockwell Automation beinhaltet multidisziplinäre Steuerungen, die in verschiedenen Bereichen der Anlage eingesetzt werden und über ein einziges Ethernet-basiertes Kommunikationsnetz verbunden sind, das die unterschiedlichen Bereiche und Abteilungen des Werks mit Echtzeitinformationen versorgt.

Berichte können über mobile Terminals angezeigt werden

Ein weiterer Vorteil besteht in der direkten Verbindung mit anderen Werken von Vreugdenhil Dairy Foods, die in unmittelbarer Nähe liegen. „Die Kommunikation ist sehr viel einfacher und kompatibel, da sie über Standardkommunikationsprotokolle und -datennetze hergestellt wird“, berichtet Nectalí. „Die Entwicklungsarbeit, die im Rahmen dieses Projekts im Zusammenhang mit der Technologie von Rockwell Automation erfolgt ist, hat unsere Verbindung mit dem globalen Anbieter von Automatisierungs- und Informationssystemen für künftige Projekte gestärkt. Tatsächlich nutzen wir das Wissen und die Erfahrungen, die wir während dieser Zusammenarbeit gewonnen haben, für neue kleinere Projekte, die aktuell in Mexico, Puerto Rico, Spanien und Frankreich durchgeführt werden und vollständig auf Technologie von Rockwell Automation basieren“, führt Nectalí weiter aus. Van der Heijden bekräftigt seine Zufriedenheit nicht nur mit Rockwell Automation, sondern auch mit den während der Realisierung erfolgten Arbeiten durch GEA.

* Autor Peter Schoch ist Teamleader Commercial Engineering bei der Rockwell Automation GmbH in 40468 Düsseldorf

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