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01 In der Zechlesmühle werden Getreideprodukte, wie Weizenmehl, Weizengrieß oder Vollkornschrot, erzeugt

Getreidemühle erhält moderne Automatisierungslösung

02 Zwei „SmartWire-DT“-Stränge verbinden zahlreiche Automatisierungskomponenten von Eaton mit den zwei Steuerungen XV-152 und XC-152, sodass alles zentral steuerbar wird

03 Dank „SmartWire-DT“ ist es nun möglich, die Betriebszustände der 47 angeschlossenen Motoren direkt von den Eaton-Leistungsschaltern an die Steuerung zu übertragen

04 Zahlreiche Automatisierungskomponenten von Eaton, hier der kompakte, leistungsstarke Frequenzumrichter DC1, tragen zum reibungslosen, effizienten Betrieb der Zechlesmühle bei

05 Die Zechlesmühle in Ditzingen ist seit 1697 im Besitz der Familie Siegle, die dort bis heute Getreide mahlt

In einer großen Getreidemühle galt es, verschiedene Peripheriesysteme zu einem Automatisierungsverbund zu vernetzen. Dazu setzte der Anlagenplaner Elektro Dittus auf das Kommunikationssystem „SmartWire-DT“ von Eaton. Ferner wurden zwei neue Steuerungen des Herstellers installiert. Auf diese Weise gelang es nicht nur, verschiedene Kommunikationsschnittstellen in ein System zu integrieren, sondern auch, die Bedienung der Anlage zu vereinfachen sowie deren Auslastung zu verbessern.

Die Zechlesmühle in Ditzingen (Bild 5) hat ihren Produktionsstandort nordwestlich von Stuttgart. Hier werden Getreideprodukte, wie Weizenmehl, Weizengrieß oder Vollkornschrot, hergestellt (Bild 1) und teilweise im eigenen Mühlenladen verkauft. Auch Sommerbrau-Gerste befindet sich im Sortiment. Die Lagerung des Getreides erfolgt in 47 Lagerzellen. Davon befinden sich 17 in einem separaten Gebäudekomplex, der mit einem neuen Automatisierungssystem ausgestattet wurde. Angeliefert wird das Getreide von den Landwirten aus der Umgebung, die in der Erntezeit das Korn in die sogenannte Einschüttgosse im Hof der Mühle kippen. Von hier gelangt es über mehrere Förderstrecken zu zwei Waagen. Diese erfassen die Menge des gelieferten Getreides und ordnen es den entsprechen- den Lagerzellen zu. 47 Antriebe und rund 100 Sensoren sorgen dafür, dass das Getreide den Weg in eine der 17 Silozellen findet. Die maximale Lagerkapazität der Mühle beträgt rund 3.000 t Getreide. Diese Menge kann innerhalb von 48 h über die Anlage umgeschlagen werden. Um diese Leistung zu ermöglichen, wurden 2013 die Silolagerfläche erweitert und die Automatisierungsarchitektur umfassend modernisiert. Den Auftrag für die Erneuerung der Steuerungstechnik erhielt die Elektro Dittus GmbH. Ihr Leistungsspektrum reicht von der klassischen Hausinstallation bis hin zu Lösungen rund um erneuerbare Energien. Der Geschäftsführer Frank Zimmermann arbeitet schon seit einigen Jahren für die Zechlesmühle und hat dort Aufträge im Bereich der Gebäudetechnik, aber auch Wartungsarbeiten bei der Antriebs- und Steuerungstechnik der Mühlenanlage übernommen.

Aus vier mach eins
„Bisher war die Anlage nicht wirklich automatisiert“, meint F. Zimmermann. Und Thomas Siegle, Geschäftsführer der Zechlesmühle, begründet schmunzelnd: „Ich bin halt eher der analoge Mensch“. Die Technik der Mühle stammt teilweise noch aus den 1960er-Jahren. Auch eine Modernisierung in den 1990er-Jahren hat daran kaum etwas geändert. Die Anlage blieb weiterhin konventionell verdrahtet. Das brachte im Alltag Nachteile mit sich, wie F. Zimmermann erläutert: „Um die Anlage in Betrieb zu setzen, mussten jeder Antrieb und jede Funktion manuell in der richtigen Reihenfolge zugeschaltet werden. Jedes Einzelsystem war dabei eine Insellösung in einem eigenen Schaltschrank“. F. Zimmermann hat nun vier auf der Anlage verteilte Schaltschränke zusammengefasst in einem einzigen. Dabei stellte die Zusammenfassung der unterschiedlichen Systeme in einer Automatisierungslösung eine gewisse Herausforderung dar. So werden zur Automatisierung der Siloanlage relativ viele unterschiedliche Schnittstellen benötigt, um die Kommunikation mit den vorhandenen Peripheriesystemen abbilden zu können. Beispielsweise erfordert der Anschluss der Waage eine Profibus-Schnittstelle. Die Temperatursensoren in den Lagerzellen lassen sich wiederum nur über eine RS-485-Schnittstelle anschließen. Für die Kommunikation innerhalb des Schaltschranks und zum Anschluss von Frequenzumrichtern kommt der CAN-Bus zum Einsatz. Nicht zuletzt benötigt das System noch eine Ethernet-Schnittstelle für die Anbindung der Visualisierung und des Netzwerks sowie zur Programmierung. „Eine Steuerung zu finden, die all diese Schnittstellen in sich vereint, war unmöglich. Wir hätten natürlich eine Steuerung mit einem zusätzlichen Gateway einsetzen können, doch das wäre eine relativ teure Lösung geworden“, meint der Experte.

Zwei neue Steuerungen
Eine bessere Alternative fand er bei Eaton: „Wir arbeiten schon relativ lange mit Schaltgeräten von Eaton und haben damit gute Erfahrungen gemacht“, erklärt der Geschäftsführer. „Mit der neuen Generation der Steuerungen der XV- und XC-Baureihe lässt sich eine Visualisierung einfach realisieren.“ Denn die XV-152 HMI/PLC mit Touchdisplay vereint SPS-Funktionalitäten und HMI-Technologie. Darüber hinaus ist sie mit einer RS-485-Schnittstelle erhältlich, und eine zusätzliche Ethernet-Schnittstelle ist Standard. Diese Steuerung wurde in der Tür des Schaltschranks verbaut. Ihre Hauptaufgabe besteht in der Visualisierung und der Kommunikation mit dem Temperatur-Messsystem, dessen Daten sie azyklisch abruft und anzeigt. Für die Steuerung des eigentlichen Prozesses, also der Antriebe, Schieber und vor allem der Waage, installierte der Fachmann eine Steuerung vom Typ XC-152 im Inneren des Schaltschranks. Diese ist für die Ablaufsteuerung der Antriebe verantwortlich und kommuniziert über eine Profibus-Schnittstelle mit der Waage. Ein Großteil der in der Anlage verbauten Automatisierungskomponenten von Eaton, wie RMQ-Titan-Befehls- und Meldegeräte, Leistungsschalter DIL, elektrische Motorschutzschalter PKE, Softstarter DS7, Frequenzumrichter DC1 (Bild 4) und diverse Schaltgeräte, sind über „SmartWire- DT“ miteinander verbunden. Das bedeutet, dass die einzelnen Schaltgeräte, Sensoren und Antriebe nicht jeweils über eine Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung mit der Steuerung verbunden werden müssen, sondern alle Teilnehmer lassen sich via Gerätestecker schnell über die grüne achtpolige Leitung anschließen (Bild 2 und 3). „SmartWire-DT“ versorgt die angeschlossenen Geräte mit Strom und übernimmt gleichzeitig die Datenkommunikation. In der Zechlesmühle kommen zwei „SmartWire-DT“-Stränge zum Einsatz: Ein Strang bedient alle Komponenten, die in der Tür verbaut sind, der zweite verbindet alle Schütze, die im Schrankinneren untergebracht sind. So musste keine eventuell störanfällige „SmartWire-DT“-Verbindung zwischen dem Inneren und der Tür realisiert werden, sondern nur eine Ethernet- Verbindung zwischen den beiden Steuerungen. „Uns war in diesem Fall die Möglichkeit wichtig, alle Schaltzustände, Prozessdaten und Statusmeldungen von den Motoren ohne zusätzliches Equipment von den Eaton-Leistungsschaltern an die Steuerung übertragen zu können. Denn so kann die Auslastung der Antriebe überwacht und notfalls die Menge des zu fördernden Getreides reduziert werden“, erklärt F. Zimmermann. Als Beispiel nennt er einen Elevator beziehungsweise Becherförderer, der das Getreide vertikal nach oben fördert – kommt er an seine Leistungsgrenze, muss der Produktstrom reduziert werden. „Noch geschieht das manuell“, informiert F. Zimmermann. „Wir wollen aber in einem zweiten Schritt die Daten der Leistungsschalter in die Steuerung einfließen lassen, sodass die Produktzufuhr automatisch dosiert werden kann. Damit könnten wir die gesamte Anlage dann konstant nahe an der optimalen Auslastung fahren.“

Zufriedener Kunde
Das Fazit von F. Zimmermann zur integrierten Automatisierungslösung auf Basis von Eaton-Technologie fällt durchweg positiv aus: „Wir haben mit den Steuerungen eine kostengünstige Lösung, mit der wir alle Schnittstellen abdecken können. Insgesamt ist das Preis-Leistungs-Verhältnis der Eaton-Steuerungen sehr interessant, insbesondere wenn man die Kosten für Programmiersysteme mit einbezieht. Zudem können wir jetzt den Getreidestrom deutlich gleichmäßiger laufen lassen und dadurch die Auslastung der Anlage verbessern.“ Auch T. Siegle, bislang Anhänger der analogen Welt, ist inzwischen überzeugt: „Während man früher erst überlegen musste, welche Schalter man umzulegen hatte, brauche ich heute nur noch einen Knopf zu drücken. Außerdem gab es früher immer Probleme, wenn sich der Schieber eines Silos nicht richtig geschlossen hatte und sich die Getreidesorten vermischten. Heute erkennt das die Anlage automatisch und schlägt Alarm.“ T. Siegle hat schon weitere Automatisierungsprojekte im Auge, die er mit F. Zimmermann umsetzen will: Die Mehl-Silo-Steuerung und die Mehl-Misch-Maschinen warten auf eine Modernisierung. „Jetzt bin ich auf den Geschmack gekommen – jetzt ist es aus mit analog“, so T. Siegle. (ih)

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Autor:
Paul Knodel ist bei der Eaton Electric GmbH im Vertrieb Deutschland Süd-West Industrie und Automatisierung tätig. paulknodel@eaton.com