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Integrierte Steuerlösung

Wie ein Gebäckhersteller sein Produktionssystem optimiert

Pressematerial von Rockwell Automation am 31.07.2018 um 08:00 Uhr

Veraltetes Equipment ist für viele Unternehmen ein Problem. Ein führender britischer Gebäckhersteller hat früh die Gefahr der Veralterung seiner Mischanlage erkannt und wandte sich an Rockwell Automation, den Hersteller des bestehenden Systems, der mit der britischen Optima Control Solutions Limited zusammenarbeitet. 

Rockwell, Mischanlage

Ein führender britischer Gebäckhersteller hat früh die Gefahr der Veralterung seiner Mischanlage erkannt. – Bild: Rockwell

Die Wahl fiel auf Optima Control Solutions aufgrund der umfangreichen Erfahrung bei ähnlichen Anwendungen. Außerdem hatte das Unternehmen bereits eine Vielzahl vergleichbarer Modernisierungsprojekte abgeschlossen und kennt die Produkte und Lösungen von Rockwell Automation genau. Wie bei vielen vergleichbaren Modernisierungsprojekten war es notwendig, Ausfallzeiten in der Mischanlage auf dem absoluten Minimum zu halten. Optima Control Solutions musste das Projekt daher an den Wochenenden und während anderer Ausfallzeiten umsetzen. Die Lösung sollte zur Reduzierung der Gesamtausfallzeit beitragen, Implementierungsrisiken minimieren und trotzdem einsatzfähig sein, wenn die Produktion währenddessen wieder anlaufen musste.

Dies war möglich, indem die Umstellung auf das neue System an den Wochenenden ausgeführt wurde, das System dann jedoch wieder getrennt und die wesentlichen Teile jeden Sonntagabend entfernt wurden, damit das existierende System montags anlaufen konnte. Auch der Systemintegrator musste schnell agieren, da zwischen Auftragserteilung und Lieferung nur zwei Monate lagen.

Intensiver Austausch mit dem Personal

Das Alter der bestehenden Lösung war eine Herausforderung. Die Techniker kannten das Steuerungssystem und die Bediener den Mischprozess. Doch trotz dieses vereinten Wissens war es schwierig, eine vollständige Spezifikation zu erstellen, die alle Zielvorgaben erfüllte. Diese Herausforderung ließ sich im intensiven Austausch mit dem Personal der Anlage meistern – die Lösung entspricht heute den Bedürfnissen aller Beteiligten.

Rockwell, Förderband

Mit Hilfe der lokalen PCs lassen sich Rezepte auf dem Batch-Server auswählen und starten. – Bild: Rockwell

Da es keine Stand-Alone-Lösung war, musste sich Optima Control Solutions zudem mit dem Kodier- und Rezeptsteuerungs-/Liefersystem beschäftigen und dieses mit einem Batch-Server-basierten Konzept ersetzen. Letztendlich sollten so nicht nur die kurzfristigen Probleme des veralteten Equipments behoben werden, sondern die Möglichkeit geschaffen werden, Produktionssteuerungs- und Berichtsfunktionen zu erweitern. Die Daten sollten gesichert werden und die für die Bediener vertraute Ansicht bei künftigen Upgrades beibehalten werden.

Das Migrationsprogramm sollte an drei nicht zusammenliegenden Mischlinien durchgeführt werden, die einen bedeutenden Teil der ­Anlage des Endkunden versorgen. An den eigentlichen Mischstationen wurden die Allen-Bradley-Steuerungen PLC-5 und die alten Allen-Bradley-Terminals im Fertigungsbereich 1784-T30C mit der programmierbaren Automatisierungssteuerungen (PAC) ControlLogix von ­Allen-Bradley und SCADA-Systeme mit FactoryTalk-Batch-Clients ersetzt. Diese werden von einer modernen serverbasierten Batch-­Management-Lösung gespeist.

Batch-Lösung für höhere Leistung

Um die Systemverfügbarkeit zu maximieren, wurde ein EtherNet/IP-Ring auf Geräteebene entwickelt und eingesetzt, der die ControlLogix-PAC auf jeder Mischlinie in einem robusten Netzwerk auf Werksebene mit dem Batch-Server verbindet. Ein zusätzlicher Batch-Server wurde als Backup-Server konfiguriert. Auf jeder Mischlinie befindet sich ein Computer von Rockwell Automation mit integriertem Display, auf dem die übergeordnete HMI-Software FactoryTalk View Site Edition (SE) mit integrierten Batch-Client-Komponenten installiert ist. Mit Hilfe der lokalen PCs lassen sich Rezepte auf dem Batch-Server auswählen und starten. Der Batch-Server gibt dann die Menge der einzelnen Zutaten und die Abfolge der Mischvorgänge vor.

Im Betrieb lädt der zentrale Server das Rezept und die Chargen-Daten auf die Steuerungen, die dann den Mischprozess steuern. Dank des EtherNet/IP-Netzwerks leitet die Connected-Enterprise-Lösung diese prozessspezifischen Parameter zur Protokollierung, Qualitätskontrolle und historischen Analyse zurück an die Server – und an das SAP-System. Eine weitere vernetzte Steuerung kommt zudem an der Teigzufuhr zum Einsatz.

Rockwell Hardware

Produktivität ist einer der wesentlichen Vorteile eines Connected Enterprise, das der Endkunde dank zeitgemäßer, über moderne Protokolle (wie EtherNet/IP) verbundene Hardware für sich nutzen kann. – Bild: Rockwell

Optima Control Solutions implementierte die Batch-Lösung gemäß den S88-Standards, wie in den funktionalen Designvorschriften gefordert. Die FactoryTalk-Batch-Software führt die Rezepte aus, teilt die Abläufe zur Produktherstellung in Phasen auf und ordnet diese Anlagenteilen zu. Bei der Ausführung eines Rezepts lassen sich mehrere Phasen auf verschiedenen Anlagenteilen gleichzeitig umsetzen.

Die verwendeten Rezepte entsprechen ebenfalls den S88-Standards, bei denen für jedes Produkt ein Master-Rezept erforderlich ist, das nur durch autorisiertes Personal erstellt werden kann. Diese Master-Rezepte dienen als Vorlagen zur Erstellung einzelner Chargen. Um eine Charge zu produzieren, wird ein Steuerrezept aus dem entsprechenden Master-Rezept erstellt und so angepasst, um die Charge wie erforderlich zu erstellen.

Im Fokus

Leistungsfähige Prozesslösung bringt Vorteile

Die Umrüstung auf eine moderne Prozesslösung bringt viele Vorteile. Zuerst wird das potentielle Risiko unternehmenskritischer Ausfallzeiten durch den Wegfall alternder Hardware eliminiert. Außerdem bieten moderne Prozesssysteme zusätzliche Möglichkeiten und mehr Leistung. Darüber hinaus lassen sich der Durchsatz erhöhen, die Instandhaltungskosten verringern sowie die ­Sicherheit und Qualität verbessern. Eine höhere Produktivität ist einer der wesentlichen Vorteile eines Connected Enterprise, das der Endkunde dank zeitgemäßer, über moderne Protokolle (wie EtherNet/IP) verbundene Hardware für sich nutzen kann. Diese Produktivitätssteigerung wird durch den Zugriff auf Echtzeit-­Informationen ermöglicht, auf deren Basis fundierte und umsetzbare Entscheidungen getroffen werden können.

Zukunftssicheres Konzept für einen besseren Einblick

Rockwell, Migrationslösung

Die von Rockwell Automation entwickelte Migrationslösung hat den Umstellungsprozess erheblich und nachweisbar vereinfacht. – Bild: Rockwell

Als Optima Control Solutions das erste System entwickelte, wollten die Experten die Funktionen von FactoryTalk-Batch vollständig ausschöpfen, um einen Chargen-Datensatz für jedes Steuerrezept zu erstellen und dabei standardgemäße und anwenderspezifische Informationen über die Charge bei deren Herstellung mit Zeitstempel zu speichern. Typischerweise wird dabei eine neue Charge erstellt und dann für jede Produktmischung gestartet. Jedoch läuft der Mischprozess in diesem Fall anders ab. Entsprechend den Anforderungen musste ein Rezept gewählt, eine Charge erstellt und gestartet sowie die Rezeptschritte in dieser Charge kontinuierlich wiederholt werden, bis der Bediener entscheidet, dass das Rezept beendet werden soll. Mit der FactoryTalk-Batch-Software konnte der Arbeitsablauf umgesetzt werden – für den Gebäckhersteller hatte dies oberste Priorität.

Die von Rockwell Automation entwickelte Migrationslösung hat den Umstellungsprozess erheblich und nachweisbar vereinfacht. Sie umfasst ein Wiring – Conversion – Schwingsystem, das entwickelt wurde, um den Anwender bei der Migration von veralteten SPS-Lösungen zu modernen Allen-Bradley-ControlLogix-Steuerungen zu unterstützen. Zur Anpassung des Systems an die Produktionsanforderungen hat dessen Prüfung und Inbetriebnahme an mehreren Wochenenden stattgefunden. Jeden Samstagmorgen wurde das PLC5-Rack entfernt und mit dem ControlLogix-Rack und dem Schwingarm-Adapter-Kit ersetzt. Am Sonntagabend wurde dann die PLC5 wieder angeschlossen. Mit dem Conversion-Kit war dies in weniger als 45 min abgeschlossen.

Rockwell, Charge

Um eine Charge zu produzieren, wird ein Steuerrezept aus dem entsprechenden ­Master-Rezept erstellt und so angepasst, um die Charge wie erforderlich zu erstellen. – Bild: Rockwell

Eine verbessere Übersicht über alle Prozesse

Die Schwingarm-Adapterlösung von Rockwell Automation macht Migrationsprojekte nicht nur einfacher, sondern dank der Umstellungsmodule und durch die Wiederverwendung der bestehenden Verdrahtung auch weniger fehleranfällig. Diese Lösung ist außerdem schneller: In einem Rack mit zehn 32-E/A-Modulsteckplätzen sind Einsparungen im Bereich von 10 h pro Rack keine Seltenheit.

In Verbindung mit der leistungsfähigeren ControlLogix-Steuerung hat die serverbasierte Batch-Lösung mit installierter FactoryTalk-Batch-Software die Anforderungen des Gebäckherstellers erfüllt: ein zukunftssicheres Steuerkonzept, das dem Hersteller zusätzlich einen besseren Einblick in seine Chargen- und Rezeptsteuerungsverfahren verschafft. Es ist eine erweiterbare, zukunftssichere Lösung. Der Gebäckhersteller erhält nicht nur eine bessere Übersicht über die Prozesse, wobei alle primären Prozessschritte auf HMI-Bildschirmen dargestellt werden. Er kann zudem die von Systemfehlern verursachten Ausfall­zeiten verringern. Außerdem lassen sich Bedienerfehler reduzieren, die die Funktionsweise der einzelnen Chargen beeinträchtigen. Dank der umfassenden Datenanzeige und der Tatsache, dass für jeden Mischer ein visuelles System und Layout verwendet wird, entsteht eine unternehmensweit konsistente Lösung. em

 
 
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