„Die Besonderheit lag bei dieser Anlage darin, eine mobile Bedienung im Ex-Bereich zu realisieren, um die häufigen Produktwechsel optimal unterstützen zu können“, erläutert Dieter Tzschoppe, Inhaber der Firma IFA/ITP, der für Planung und Ausführung der elektro-, mess- und regeltechnischen Anlagenteile zuständig war. Als andere Herausforderungen nennt er die Kopplung der Leittechnik an das vorhandene SAP-System und die Anbindung weiterer, für verfahrenstechnische Anlagen untypischen Komponenten wie ein Scanner-System. Trotz dieser umfangreichen Aufgabenstellung war das Zeit- und Kostenbudget eng bemessen.

„Aufgrund dieses Anforderungsprofils haben wir die Leittechniklösung Aprol der österreichischen Firma B&R vorgeschlagen“, erklärt Dieter Tzschoppe und nennt ein weiteres Argument: „Andere Leitsysteme schieden zum Beispiel aufgrund zu hoher Kosten oder einer untragbaren Produktpolitik des Anbieters aus.“

Die Flexibilität des Leitsystems hinsichtlich der Anbindung von Geräten unterschiedlichster Hersteller war bei dem Projekt besonders gefragt. Dafür stellt das System nicht nur Feldbus-Anschaltungen, sondern auch zahlreiche, frei programmierbare Schnittstellen zur Verfügung. „Damit war es nicht nur möglich, die Wägezellen und Frequenzumrichter oder die für eine Verriegelung erforderlichen Initiatoren über Profibus-DP problemlos einzubinden, sondern auch ‘Exoten’ wie den Scanner“, konkretisiert Holger Hobus von IFA/ITP, der an der Planung und Umsetzung des Leitsystems wesentlich beteiligt war.

Flexibilität war auch gefordert, als es um die Umsetzung des Rezeptur-Handlings und der Rezeptur-Verwaltung ging. Das Leitsystem ist als Batch-System ausgelegt. Dies schließt Eingabefehler durch den Bediener aus und gewährleistet die Reproduzierbarkeit der Ansätze. Die entsprechenden Rezepturen (Produktstücklisten, Arbeitspläne sowie die Grundfunktionen) werden direkt aus dem SAP-System aufgerufen und im XML-Format an das Leitsystem übergeben.

Eine Grundfunktion heißt beispielsweise „Alkohol dosieren“. Wird diese Funktion im Batch-System aufgerufen, öffnen sich die entsprechenden Ventile. Wägezellen ermitteln gleichzeitig inkrementell die Masse im Rührbehälter. Das Leitsystem schließt die Ventile, wenn die vorgegebene Massendifferenz erreicht ist. Automatische Verriegelungen verhindern dabei eine Produktkontaminierung oder ein Überlaufen der Behälter. Die verschiedenen Grundfunktionen gibt es mit und ohne Parameter. Ein Parameter legt zum Beispiel fest, welche Masse maximal in einem Schritt aus dem Rührbehälter in den Transportbehälter abgelassen werden darf, um ein Überfüllen sicher zu vermeiden. Diese produktspezifischen Parameter sind – wie auch die Abfolge der verschiedenen Grundfunktionen – im Arbeitsplan des SAP-Systems hinterlegt. Die spezielle Kopplung zwischen ERP und Batch-System lässt selbst bei manueller Prozessführung keine Abweichungen vom festgelegten Herstellungsprozess zu. Dazu Hobus: „Da es für diese Konstellation keine Standardlösung gibt, mussten wir die Schnittstelle zu SAP selbst programmieren. Die Anlagenplaner profitierten zudem von der breiten Palette an Hard- und Software, die B&R als Automatisierungstechnik-Hersteller anbietet. Mit dem Steuerungssystem 2005 und dem Industrierechner APC 620 steht eine durchgängige Plattform für das Leitsystem zur Verfügung. Der Industrierechner fungiert in der Applikation gleichzeitig als Operator-Station und als Master für die S7-Steuerung einer Dispergiermaschine. Diese fahrbare Pumpe wird verwendet, um die wechselnden Rezept-Komponenten und insbesondere die pulverförmigen Zutaten in die Rührbehälter einzubringen, welche nicht wie das Wasser oder einige Alkohole über ein fest verlegtes Rohrsystem zugeführt werden.

Mobile Leitstation im Ex-Bereich

Da die Anlagenbediener speziell bei der Nutzung der Dispergiermaschine immer wieder von Hand Schlauchverbindungen herstellen und trennen müssen, wurde in die Pumpen-Einhausung eine Ex-sichere Bedieneinheit und der Ex-sichere Scanner integriert. Über diese mobile Station wird der Bediener vom Leitsystem durch den Prozess geführt. In Verbindung mit dem Scanner reduziert dies mögliche Fehler beim Befüllen, Betreiben und Entleeren des Rührbehälters.

„Zugleich sind Produktwechsel schnell und sicher möglich“, stellt Steffen Brühmann fest. Das ist von besonderer Bedeutung, da Czewo eine große Bandbreite an Produkten für viele Firmen mischt. Die Bedienung kann parallel auch über den Rechner in der Leitwarte erfolgen, der gleichzeitig als Engineering-Station fungiert. „Ein weiterer Vorteil der B&R-Lösung gegenüber anderen Leitsystemen, da die Kosten für den üblicherweise notwendigen separaten Engineering-Rechner wegfallen“, bilanziert Tzschoppe.

Dank der engen Zusammenarbeit der Verantwortlichen von IFA/ITP und Czewo wurden bereits während der Planung und Umsetzung der Anlage weitere Verbesserungsmöglichkeiten erkannt und zum Teil sofort umgesetzt: So wurde eine zusätzliche Waage im Ex-Bereich installiert, um bereits vor dem Freiwerden eines Ansatzbehälters die Zutaten des nächsten Produktionsauftrags verwiegen zu können und damit weitere Produktionssteigerungen zu erreichen. „Auch hier erleichterten die frei programmierbaren Schnittstellen von Aprol die Integration der Waage und die erforderlichen Anpassungen der Arbeitsabläufe“, erklärt Tzschoppe. Aufgrund der positiven Erfahrungen bei der Erstellung und Modifizierung der Anlage und des Leitsystems sind die nächsten Optimierungsschritte bereits in Arbeit. Zurzeit wird über die Integration einer zweiten Dispergiermaschine diskutiert, um die Anlagenauslastung nochmals zu erhöhen.