Umsteigen lohnt sich

Prozessautomation/Messtechnik

Durchflussmessung - Ein Automatisierungspaket von Endress + Hauser erlaubt das reproduzierbare präzise Dosieren und Abfüllen von flüssigen und leicht pastösen Lebensmitteln, Pharmazeutika oder Chemikalien.

28. März 2013
Das Automatisierungspaket »Filling and Dosing Solution« umfasst die komplette Steuerung und Regelung der unterlagerten Abfülleinheit.
Bild 1: Umsteigen lohnt sich (Das Automatisierungspaket »Filling and Dosing Solution« umfasst die komplette Steuerung und Regelung der unterlagerten Abfülleinheit.)

Die Anforderungen an Abfüllmaschinen sind nicht nur aufgrund gesetzlicher Regularien relativ hoch. Vor allem aber ist die Auslegung solcher Maschinen wegen der hohen Produktvielfalt und deren unterschiedlichste Viskositäten für viele Maschinenbauer und Anwender eine Herausforderung. Die meisten Parameter während des Abfüllvorgangs sind vom Anwender nicht beeinflussbar. Dazu gehören Gasbestandteile, die Temperatur des Mediums, mögliche Feststoffanteile im abzufüllenden Produkt und die schon erwähnte Viskosität.

Die einfache Beseitigung einer Maschinenstörung oder die Möglichkeit, sie bei einem Produktwechsel schnell umzurüsten, sind weitere wichtige Aspekte, welche die Verfügbarkeit und damit den Output der Produktionseinheit steigern. Um es vorwegzunehmen: Durchflussbasierte Messtechnik ermöglicht es schon jetzt, die meisten flüssigbasierten Abfüllapplikationen automatisierungstechnisch in einer Maschine zu realisieren. Nun ist heute der Trend zu beobachten, dass sich mehr und mehr Endanwender und Lohnabfüller dafür entscheiden, die konventionelle mechanische Kolbenfüllertechnik in ihren Abfüllmaschinen durch durchflussbasierte Messtechnik zu ersetzen. Diese Entscheidung resultiert aus der primär höheren Flexibilität, die sich dadurch über den gesamten Maschinen-Lebenszyklus hinweg ergibt.

Bei leitenden, flüssigen und leicht pastösen Medien wird präferiert auf volumetrische Durchflussmessung während des Abfüllvorgangs zurückgegriffen. Kann auf Grund des nicht ausreichend elektrisch leitenden Mediums kein magnetisch-induktiver Durchflussmesser eingesetzt werden, ist oftmals ein direktes Durchfluss-Massemessgerät eine mögliche Option.

Automatisierungspaket für Abfüllmaschinen

Mit der »Filling and Dosing Solution« bietet Endress + Hauser für neue und bestehende Abfüllanlagen ein vorkonfektioniertes Automatisierungspaket. Sein modulares Konzept erlaubt es, Abfüllma-schinen mit Kolbenfüllertechnik durchgängig auf durchflussbasierte Messtechnik umzurüsten.

Maschinenbauer und Betreiber profitieren gleichermaßen von der Intelligenz, welche die Abfülleinheit gepaart mit der Mess- und Ventiltechnik zur Verfügung stellt. So ist es bereits gängige Praxis, dass sich ein Spezialist »aus der Ferne« über eine Fernzugriffsverbindung »remote« auf die SPS oder die Prozessvisualisierung aufschaltet, um den Maschinenbediener vor Ort zu unterstützen, falls es zu erweiterten Supportanforderungen kommt.

Ein sogenanntes Remote-Access- Bundle wird in Kombination mit der Filling- and Dosing-Solution ebenfalls mit angeboten. Zentrale Komponente ist hier ein Remote- Access-Gateway, welches maschinennah installiert ist. So kann – losgelöst von der IT-Infrastruktur des Kunden – über einen separaten VPN-Tunnel via Ethernet oder UMTS/GPRS eine Direktverbindung zur Abfüllsteuerung hergestellt werden. Sind beispielsweise noch zusätzlich HART- oder Profibus-basierte Feldgeräte im Drucküberwachungskreis oder im Vorlagebehälter installiert, kann selbst ein Dritter von außen bei diesen »intelligenten Assets« eine Diagnose oder Parametrierung vornehmen.

Integration

Die Reproduzierbarkeit und Performance jeder Abfüll-Linie steht und fällt mit der Integration des Gesamtsystems und dessen Ablauflogik in die SPS. Das korrekte Zusammenspiel zwischen Sensorik und Aktorik in diesem System ist von essentieller Bedeutung. Erst aber durch die vollumfängliche Integration dieser Assets (Messgeräte, Ventile und so weiter) in eine leistungsfähige Steuerung, kann das gesamte Potential der Abfüll-/Dosiereinheit in der Maschine, voll ausgeschöpft werden.

Eine Steuerung, etwa aus der Compact-Logix-Familie von Rockwell Automation, erfasst die schnellen Eingangsimpulse von den Messgeräten und steuert über entsprechende Algorithmen die komplette Steuerung und Regelung der Ventile in jeder einzelnen Fülllinie. So ist zum Beispiel ein sich selbst optimierender Regelalgorithmus in der SPS während des Dosiervorgangs in der Lage, kleinste Abweichungen des Ist-Abfüllwertes vom Soll-Abfüllwert automatisch auf ein Minimum zu redu-zieren. Zusätzlich sorgen paten-tierte Funktionen in der Steuerung, wie etwa die Nachlaufmengen-Korrektur und die kontinuierliche Überwachung der Ventile und Durchflussgeräte, für ein Höchstmaß an Reproduzierbarkeit - ein entscheidender Performance-Indikator für Endanwender.

Mit der Beeinflussung des Drucks beispielsweise – einer der wichtigsten Parameter beim Abfüllen – lässt sich ein Optimum an Wiederholbarkeit erreichen. Konstanter Druck bedeutet konstante lineare Verhältnisse in der Abfüll-Linie, so zumindest die Theorie. Dies wirkt sich positiv auf den gesamten Regelkreis aus. Deswegen sollte in der Praxis der Druck nicht mehr als fünf Prozent vom Sollwert abweichen. Um genau diese konstanten Druckverhältnisse sicherzustellen, wird in dem vorgelagerten Versorgungskreis, der Abfüll-Linien mit Medien versorgt, intelligente Sensorik und Aktorik verbaut. Die Berücksichtigung dieser Ein- und Ausgangsgrößen, zum Beispiel in einem Vorlagebehälter) ist ebenso Bestandteil des Automatisierungspaketes von Endress + Hauser.

Für viele Maschinenbauer hat die einfache Integration eines unterlagerten Automatisierungspaketes wie Filling- and Dosing-Solution in ihre übergeordnete Maschinensteuerung höchste Priorität. So kann kommunikationsseitig die Abfülleinheit über standardisierte digitale Schnittstellen in die bestehende Maschine integriert werden. Alle gängigen Protokolle im Automatisierungsumfeld wie EtherNet/IP, Profibus DP/PA, Modbus TCP, HART, WirelessHART und Binärsignale, werden hier unterstützt.

HMI: Halle 11, Stand C39

Erschienen in Ausgabe: 02/2013