Eine Erfolgsgeschichte wie aus dem Bilderbuch: Die von der Schließung bedrohte fränkische Privatbrauerei Peter avanciert innerhalb weniger Jahre zu einem der angesagtesten Unternehmen der Getränkeindustrie. Und das mit einem alkoholfreien Produkt, der Bionade (siehe Kasten). Die rasant steigende Nachfrage war mit den vorhandenen Anlagen nicht zu befriedigen. Erhebliche Kapazitätserweiterungen standen ins Haus, sollte der Erfolg nicht durch Lieferengpässe gefährdet werden. Andererseits gebot kaufmännische Sorgfalt, vorsichtig zu investieren. Deshalb beschloss man bei der Bionade Abfüll GmbH, gebrauchte Komponenten einzusetzen. Nach einer Einkaufstour quer durch Europa (z.B. stand der Pasteur in Polen, der Auspacker in der Schweiz und der Kastenwascher in Dänemark) entstand in Ostheim eine Abfüllanlage mit einer Kapazität von 35.000 Flaschen pro Stunde. \’Und das zu einem Preis, zu dem man bei einem guten Hersteller, wie bei Krones oder KHS, gerade mal einen Pasteur bekommt\‘, wie der Chef der Bionade E-Werkstatt, Matthias Hansmann, nicht ohne Stolz bemerkt. Für dieses Projekt hatten der Automatisierungsspezialist Martin Hußlein von der Husslein Controls & Automation Ltd. & Co. KG in Eltmann und der Programmierer Matthias Falk von Bionade eine besonders knifflige Aufgabe zu stemmen: die einzelnen Anlagenteile mit einer gemeinsamen Steuerung zu versehen. \’Wir hatten keine Feinplanung, nur Ziele. Und es hat trotzdem funktioniert\‘, beschreibt Martin Hußlein den Umbau. Vieles, was bei Neukauf selbstverständlich ist, fehlte: etwa CAD-Zeichnungen mit Transportbänderhöhen usw. – ein Albtraum für einen akribischen Planer, eine Herausforderung für die Ostheimer, die das Projekt mit Unternehmergeist, Abenteuerlust und Improvisationstalent stemmten. Die alten Steuerungskomponenten mussten vollständig weichen. \’Das war noch richtige Klappertechnik und teilweise steckbare Logik. Da half nur der komplette Ersatz durch ein Konzept, das sich in jeder Phase des Projekts an alle Besonderheiten anpassen ließ\‘, erinnert sich Matthias Hansmann. Martin Hußlein ergänzt: \’Das Wago-I/O-System war und ist für uns ideal: Was ich brauche, steck ich drauf. Wenn ich mehr brauch, steck ich mehr drauf. Wir mussten noch nie einen zweiten Knoten setzen, weil einer voll war.\‘ Vor der Bauphase ergänzten die beiden ihr Fachwissen im Mindener Stammhaus von Wago durch eine CoDeSys-Schulung – danach begann die heiße Phase. Langstreckenbetrieb mit zwei Bussen und einem Trick Schnell war klar, dass keines der gängigen Busprotokolle alle technischen und wirtschaftlichen Anforderungen der Patchwork-Abfüllanlage erfüllen würde. Das Automatisierungstrio Hußlein/ Hansmann/Falk entschied sich deshalb anlagenweit für eine Profibus/CANopen-Kombination. Die Kommunikation der Maschinen wurde über Ethernet realisiert. Ausschlaggebend für CANopen war die preisgünstige Anbindung an die neun dezentralen Steuerungs- und Bedieneinheiten der Berghof Automation GmbH. \’Mit Profibus wäre das pro Panel 450E teurer geworden\‘, begründet Martin Hußlein die Entscheidung und ergänzt: \’Die Diagnose ist zwar etwas komplizierter, aber ansonsten ist CANopen eine sehr schöne und preisgünstige Lös-ung.\‘ Mit Datenübertragungsraten von 1MB bzw. 500KBit ist der Bus allen Aufgaben in der Anlage gewachsen. Eine Ausnahme bildet die Palettierung, für die bereits ein neu geschriebenes S7-Programm von der Nachbarlinie vorhanden war. Matthias Hansmann: \’Eine Umstellung auf eine andere Steuerung hätte uns zwei Wochen gekostet und wir konnten die Bedienoberfläche beibehalten, die unsere Staplerfahrer gewohnt waren. Glücklicherweise ist das Wago-I/O-System sehr flexibel. So war es einfach, die vorhandenen Anlagenteile einzubinden.\‘ Im Einsatz sind sowohl das Wago-I/O-System 750 als auch IP67-geschützte Komponenten der 755er Serie; letztere im Außenbereich an der Leergut-Palettenaufgabe. In der Palettierung wird der Profibus mit 12MB gefahren, um bei der SPS-Zykluszeit von 2ms Latenzzeiten zu vermeiden. Die hohe Geschwindigkeit wurde gewählt, da die Bionade-Kisten und die Paletten per Lichtschranke auf ±0,5cm genau positioniert werden müssen. Dies ist nur mit einer Soft-S7-SPS möglich. Der Testbetrieb verlief absolut störungsfrei, deshalb wurde auf eine Anpassung an eine niedrigere Busgeschwindigkeit verzichtet. Martin Hußlein resumiert: \’Bei den relativ hohen Bandgeschwindigkeiten laufen die Frequenzumrichter mit 80 bis 90Hz. Wir sind sehr zufrieden, dass die Passivverteiler von Wago in dieser Umgebung so störungsfrei arbeiten. Wir wollen zukünftig noch stärker schaltschranklose Technik einsetzen und freuen uns schon auf die neue Speedway Serie, die uns für solche Einsätze noch mehr Möglichkeiten eröffnet.\‘ Damit auch bei großen Leitungslängen keine EMV-bedingten Störungen auftreten, hat Martin Hußlein in die Trickkiste gegriffen: Parallel zur Busleitung installierte er einen 16mm² starken Potenzialausgleich. Wird die Busleitung aufgelegt, z.B. vor dem Feldbusknoten, wird direkt daneben auch der Potenzialausgleich über eine Wago Schutzleiterklemme geführt, die automatisch die Verbindung zur Tragschiene herstellt. Das Buskabel selbst wird mit einem Wago Schirmklemmbügel der Serie 790 versehen. Dieser erlaubt es, den Schirm direkt vor dem Feldbusknoten aufzulegen, so dass die ungeschirmte und damit störanfällige Leitungsstrecke reduziert wird. Gleichzeitig wird die Leitung mechanisch abgefangen. Bei Leitungslängen von über 50m ist der Potenzialausgleich zusätzlich zurückgeführt. Dank dieser Maßnahme gibt es selbst in mit EMV-Einstrahlungen hochbelasteten Anlagenfeldern keine Probleme. Martin Hußlein: \’Ich hatte schon Anlagen bei denen über größere Busstrecken 4 bis 5V Potenzialdifferenzen auftraten. Das ging immer gerade noch gut, bis das erste Handy klingelte. Die kleine Mehrbelastung ließ den Bus abstürzen oder gar die Asics durchbrennen. Solche Probleme haben wir hier nicht.\‘ Wirtschaftliche Runderneuerung aus einem Guss Das gut dreihundert Busklemmen umfassende Portfolio des Wago-I/O-Systems bot für jede Spezialaufgabe eine passende Lös-ung, z.B. 4 bis 20mA Analogeingänge mit 16Bit Auflösung oder konfigurierbare Klemmen für Thermoelemente. Selbst SSI-Geber, wie sie am \’Einpacker\‘ für die Greifarmpositionierung benötigt werden, lassen sich dank der Interface-Klemme 753- 660 ohne separate Umsetzer an das Wago-I/O-System anschließen. Der Weg an der Greifarm-Welle wird dabei absolut gemessen. So bleibt der Positionswert auch nach einem Maschinenstillstand erhalten; zeitraubendes Neukalibrieren entfällt. Matthias Hansmann: \’Für die vielen Spezialfälle ist die Parametrierbarkeit mit der Software I/O-Check sehr hilfreich. Außerdem kennen wir nicht alle Änderungen, die zukünftig vielleicht einmal nötig sind. Mit parametrierbaren Komponenten bleiben wir flexibel.\‘ Die vielen Standardsignale werden mit den Platz sparenden 8-Kanal Ein- und Ausgängen der 753er Serie erfasst. Diese ist uneingeschränkt kompatibel zu der 750er Serie, bietet aber zusätzlich eine steckbare Verdrahtungsebene für einen schnellen Wechsel im Servicefall. \’Diese Möglichkeit war uns wichtig\‘, so Martin Hußlein, \’aber gebraucht haben wir sie dann doch nicht. Wir haben schubkarrenweise Material verbaut und hatten dabei nur zwei Ausfälle.\‘ Optokoppler und Relais der Serien 788, 859 ergänzen das I/O-System. Sie dienen der Signaltrennung bei hohen Schalthäufigkeiten und geringer Last, z.B. beim Flaschentakt. Auch vorhandene Lichtschranken mit negativer Logik ließen sich durch Koppler mit Signalnegierung weiter verwenden, bei einem Stückpreis von 200E pro neuer Lichtschranke eine erhebliche Ersparnis. Auch die Netzteile stammen von Wago. Die Beschränkung auf nur zwei Typen (787-632 und 787-612 für 10A bzw. 2,5A) sorgt für ein überschaubares Ersatzteillager. Zuverlässigkeit, auch in der Verbindungstechnik Nicht nur bei der Elektronik, auch bei der Elektroinstallation verlassen sich die drei Automatisierer auf Wago. Schraubklemmen werden nicht mehr akzeptiert, den Lieferanten wird schon lange die Käfigzugfeder als Standard vorgeschrieben. Martin Hußlein erinnert sich mit Schrecken: \’Eine 20-Cent-Schraubklemme hat mich schon einmal eineinhalb Tage Arbeit gekostet. Deshalb sind bei Schraubklemmen oft mehrmals im Jahr vorbeugende Instandhaltungspläne vorgesehen. Das war zu meiner Lehrzeit eine typische Stiften-Arbeit. Man musste einen ganzen Schaltschrank voller Klemmen nachziehen und am Abend hatte man einen Tennisarm. Mit Wago habe ich diese Zeit gespart. Und noch ein wesentlicher Punkt: Ich brauche keine Aderendhülse. Das Preis-Leistungs-Verhältnis ist bei Wago Dosen- und Reihenklemmen meiner Meinung nach ungeschlagen.\‘ In der Abfüllanlage sind nicht nur Reihenklemmen für Leiterquerschnitte bis 16mm2 verbaut, sondern auch das Wago X-COM-System, die Kombination aus Reihenklemme und Steckverbinder. Mit ihm sind neue, preisgünstige japanische Frequenzumrichter ausgerüstet, die keine integrierte Steckvorrichtung haben. Bei einem Ausfall lassen sie sich schnell und ohne das Risiko eines Verdrahtungsfehlers austauschen. So ist die Abfüllanlage von der Steuerung bis zur Anschlusstechnik für einen langen und ausfallfreien Betrieb gerüstet. Kasten: Bio-Kultgetränk mit Reinheitsgebot
WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG
