Flexible Zigarren-Produktion: Automatisches Fördersystem über CC-Link gesteuert

Die Nachfrage nach maschinell gefertigten Zigarren unterliegt saisonalen Schwankungen. Eine effiziente Produktion muss hierauf flexibel reagieren können. Gefordert sind Fertigungsanlagen, deren Durchsatz sich in weiten Bereichen steuern lässt, ohne dass die Qualität der empfindlichen Produkte beeinträchtigt wird. In der Zigarrenfabrik eines europäischen Herstellers verbindet das offene Feldbusnetzwerk CC-Link (Control and Communication Link) die Frequenzumrichter der verschiedenen Fördersysteme. Sie steuern die Geschwindigkeit der Antriebe und damit den Durchsatz in der Produktion. \’Komplexer Aufbereitungsprozess\‘ Eine zentrale Aufgabe der Zigarrenproduktion besteht in der richtigen Aufbereitung des Tabaks für die eigentliche Herstellung der Zigarren. Die in Folie verpackten Tabakballen werden maschinell geöffnet und die gepressten Tabakblätter zunächst gelockert, befeuchtet und voneinander gelöst. Kleinere Tabakportionen werden so kontinuierlich abgetrennt und über verschiedene Förderbänder letztlich einer Konditioniertrommel zugeführt. Durch die Behandlung mit Wasser und Dampf erhält der Tabak die gewünschte Feuchte und bleibt im weiteren Produktionsprozess geschmeidig. Wichtig für die Qualität des Endprodukts sind eine konstante Ausgangsfeuchte und eine lockere Fülle. Der Tabak wird daher auf dem Weg zur Prüfstation mittels eines Vibrationsförderers gleichmäßig verteilt. Nach der Qualitätskontrolle, bei der neben dem Feuchtigkeitsgehalt weitere Parameter geprüft werden, folgt der Transport zu einem der Silos, in denen der Tabak nach Sorten getrennt bis zum Abruf lagert. Von hier aus geht es über Transportbänder weiter zu einer von zwei Expansionsanlagen. Über Schneckenförderer gelangt der Tabak in die Vakuumkammer, wo den Blättern ein Teil ihrer Feuchtigkeit entzogen wird. Die anschließende Expansion mit aliphatischen Kohlenwasserstoffen, wie etwa Pentan, und die weitere Trocknung erhöhen das Volumen des Tabaks auf das bis zu Vierfache und sorgen so für eine hohe Füllfähigkeit. Am Ende dieses Prozesses wird der aufbereitete Tabak über weitere Transportbänder und Schneckengewinde in Lagerboxen zu jeweils 20kg abgewogen und zur nächsten Station der Zigarrenherstellung gefördert. Schnelle Diagnose Allein in diesem Teil der Anlage sind 20 Frequenzumrichter installiert. Sie steuern abgestimmt auf den aktuellen Produktionsplan und die weiteren Prozessschritte die Geschwindigkeit der verschiedenen Förderbänder und -schnecken. Das CC-Link-Feldbussystem verbindet die Frequenzumrichter mit dem SPS-Netzwerk der Anlagensteuerung und ermöglicht dem Bediener in der zentralen Leitwarte einen direkten Zugriff auf die Antriebssysteme. Durch die hohe Datenübertragungsgeschwindigkeit von bis zu 10MBit/s stellt CC-Link auch den reibungslosen Transport von Fehler- und Diagnosemeldungen an das übergeordnete Prozessvisualisierungssystem sicher. Störungen, wie z.B. ein defekter Antrieb, lassen sich so schnell lokalisieren und umgehend beseitigen. Für eine hohe Anlagenverfügbarkeit sorgt auch die in allen CC-Link-Varianten standardmäßig integrierte Diagnose der Netzfunktionen. Sie unterstützt den Nutzer zusätzlich bei der Fehlerlokalisierung und -behebung. Weitere technische Merkmale wie die Stand-by-Master-Funktion zum Aufbau redundanter Systeme oder die Hot-Swap-Funktion, die einen Austausch von Master- und Slave-Geräten im laufenden Betrieb ermöglicht, erhöhen die Verfügbarkeit des Netzwerks und der angeschlossenen Automatisierungssysteme. Fehlerhaft arbeitende Stationen können ohne Auswirkungen auf die Netzwerkzykluszeit vom Netzwerk getrennt und später wieder eingegliedert werden. Auch regelmäßige Wartungsarbeiten lassen sich hierdurch einfach planen und durchführen. Offener Feldbusstandard Das industrielle Feldbussystem CC-Link ist ein offenes Netzwerk, das zyklische E/A-Daten und azyklische Bedarfsdaten in der Steuerungs- und Feldebene überträgt. Es bietet eine deterministische Kommunikation mit hoher Geschwindigkeit und ermöglicht es dem Nutzer, eine Vielzahl von Automatisierungskomponenten verschiedener Hersteller über nur ein Kabel zu verbinden. Der Feldbusstandard, der mit mehr als 5Mio. installierten Netzwerkknoten international gesehen zu den drei führenden gehört, wächst derzeit mit über 1Mio. neuer Knoten pro Jahr. Mit seinen vier Varianten, CC-Link, CC-Link Safety, CC-Link/LT und CC-Link IE, denen allen die gleiche Technik zugrunde liegt, ist die Feldbustechnik sowohl für die Steuerung von einzelnen Maschinen als auch von komplexen Produktionsprozessen geeignet. Ihre Einsatzgebiete reichen beispielsweise von der Halbleiterfertigung über die Lebensmittel-, Pharma- und Automobilindustrie bis hin zur Gebäudeautomation.