Transportanlagen dezentral steuern: Mit wenig Aufwand hohe Kosten einsparen

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Transportanlagen dezentral steuern: Mit wenig Aufwand hohe Kosten einsparen

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Für eine in Spanien stationierte Sammelanlage für Eier sollte eine dezentrale Steuerung realisiert werden, die vom Personal vor Ort bedient und aus der Ferne gewartet werden kann. Der Anlagenbauer entschied sich für eine Lösung von Eaton, die die Möglichkeiten einer Klein-SPS bietet, dabei aber deutlich kostengünstiger daherkommt.
Transportanlagen

Quelle: Eaton

Transportanlagen in der Praxis: Die Entwicklung und Produktion von Stalleinrichtungen für Legehennen ist Schwerpunkt des in Lutten bei Vechta ansässigen Unternehmens Fienhage. Seit der Gründung im Jahr 1991 hat der inhabergeführte Betrieb rund 10.000 Projekte in 100 Ländern realisiert. Zum Sortiment gehören neben Volieren und Nestern, auch Fütterungs- und Tränkensysteme, Klimatisierungs- und Beleuchtungssysteme sowie Eierförder- und Verpackungssysteme, die mit moderner Automatisierungstechnik dem Agrarunternehmen viel Arbeit abnehmen.

Transportanlagen optimal schalten und steuern

Die entsprechenden Schaltanlagen plant und baut für Fienhage unter anderem das Unternehmen Hellbernd Elektrotechnik aus Vechta. Der Betrieb verfügt über langjährige Erfahrung im Bereich privater und gewerblicher Elektroinstallationen sowie im Schaltanlagen- und Steuerungsbau. Für Fienhage erstellt Hellbernd seit gut sechs Jahren nicht nur die Schaltanlagen für die vom Unternehmen hergestellten Systeme, sondern repariert und installiert auch deren Produktionsanlagen.

Unkomplizierte Steuerungslösung

„Fienhage legt bei seinen Produkten Wert auf einfache Steuerungen, die von jedermann zu bedienen sind“, weiß Daniel Böske, der für die elektrotechnische Planung bei Hellbernd verantwortlich zeichnet. „Zudem steht die Betriebssicherheit mit ganz oben auf der Anforderungsliste – und natürlich ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis.“ Diese Kriterien galten denn auch für das Steuerungskonzept, das Hellbernd für eine Eier-Sammel- und -Transportanlage entwickelte, mit der Fienhage eine Legehennen-Haltung in Spanien ausrüstete.

Der Betrieb besteht aus fünf Stallungen, in denen die Legehennen gehalten werden. In einer weiteren Halle werden die Eier gesammelt, sortiert und auf Eierpappen, sogenannte Höckerlagen, gesetzt. In jedem Stall „fängt“ ein Sammelband die gelegten Eier auf. Die Sammelbänder der fünf Hallen übergeben die Eier an ein Quersammelband, das sie weiter zur Sortierhalle transportiert.

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An der erreichten Impulszahl erkennt die easyE4, wann die Bandstrecke vollständig durchgelaufen ist, also alle Eier abtransportiert sind. Bild: Eaton

Damit die Eier den jeweiligen Stallungen zugewiesen werden können, müssen die Hallen dabei der Reihe nach abgesucht werden. „Die komplette Eiersammlung sollte zentral aus der Sortierhalle gesteuert werden können“, erläutert Böske die Vorgaben für das Projekt. „Für Wartungs- oder Reinigungsarbeiten sollte es aber auch möglich sein, die Sammelbänder lokal in jeder Stallung zu bedienen.“ Wenn ein Stall abgesammelt, das heißt das jeweilige Sammelband leer gefahren ist, muss das in der Sortierhalle angezeigt werden – so kann direkt das Sammelband in der nächsten Halle ausgewählt werden. Damit werden unproduktive Leerphasen in der Sortierhalle vermieden.

„Zudem galt es bei dem Projekt, sehr lange Leitungslängen störungsfrei und mit möglichst hoher Betriebssicherheit zu überbrücken“, ergänzt Böske. „Die Realisierung dieser Steuerungsaufgabe über eine Hardware-Lösung – also mit Schaltern, die jeden Aktor einzeln ansteuern – wäre aufwendig und teuer gewesen“, erklärt Elektrotechnik-Meister Leon Hellbernd. „Um Befehle zu senden und Signale zu empfangen, hätte eine entsprechende Zahl an Steuerleitungen von der Sortierhalle zu den einzelnen Sammelbändern verlegt werden müssen. Hinzu kommt, dass die Hardware-Komponenten viel Platz benötigt hätten.“

Transportanlagen im Verbund steuern

Hellbernd entschied sich daher für easyE4 von Eaton. Mit diesem Steuerrelais lassen sich viele Anwendungen in der Industrie und im Gebäudebereich steuern und regeln. Es ist sehr flexibel einsetzbar, einfach zu handhaben und verfügt über alle Möglichkeiten einer Klein-SPS, ist dabei aber deutlich kostengünstiger.

Für die Sammel- und Transportanlagen setzte Hellbernd insgesamt sieben easyE4 ein: Während eines als Master fungiert, steuern die anderen sechs die fünf Sammelbänder in den einzelnen Stallungen und das Quersammelband. „Am Master-Steuerrelais kann über das Onboard-Display eingestellt werden, ob die anderen easyE4 angesprochen werden sollen oder nicht“, so Hellbernd. „Die untergeordneten Steuerrelais arbeiten für sich unter dem Kommando des Masters ihre Befehle ab und schicken Informationen zurück an den Master oder auch an die anderen easyE4.“ Per Eaton-Wahlschalter am Master-Schaltschrank wird im Automatikbetrieb ausgewählt, in welchem Stall jeweils das Sammelband laufen soll. Eine darüber angeordnete M22-Meldeleuchte, ebenfalls von Eaton, signalisiert, ob ein Stall bereits geleert ist, gerade geleert wird oder ob eine Störung vorliegt.

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Sieben easyE4 steuern die Anlage im Verbund. Bild: Eaton

„Die sechs easyE4, die jeweils ein Sammelband ansteuern, zählen die Impulse der Umdrehungen des Bandantriebs“, erklärt Leon Hellbernd. „An der erreichten Impulszahl erkennt die easyE4, wann die Bandstrecke vollständig durchgelaufen ist, also alle Eier abtransportiert sind und das Band somit leer ist. Das Steuerrelais gibt diese Meldung an den Master weiter, so dass das Sammelband des nächsten Stalls gestartet werden kann.“

Dabei kann am Masterschrank auch die Geschwindigkeit aller Sammelbänder bedarfsgerecht vorgegeben werden. Alle Steuerrelais sind über das Ethernet miteinander verbunden und kommunizieren per NET. „Jede easyE4 führt ihr eigenes Programm aus“, erläutert Leon Hellbernd. „Sie befolgt die Befehle vom Master, überprüft ihre Eingänge und meldet Störungen. Die Störungssignale werden als NET-Variable dargestellt, so dass die anderen Steuerrelais über den jeweiligen Zustand informiert sind, ohne dass dort noch einmal extra eine Auswertung erfolgen muss.“

Die Steuerrelais fragen kontinuierlich die Variablen aller anderen angeschlossenen easyE4 ab, so dass bei einem eventuellen Ausfall eines Steuerrelais die anderen Geräte entsprechend handeln und den Vorfall signalisieren können. „Da bis zu acht easyE4-Geräte innerhalb eines Verbundes per NET miteinander kommunizieren können, war für diese Anwendung keine weitere übergeordnete Steuerung nötig“, betont Hellbernd. Das spart Kosten und macht die Einrichtung der Anlage entsprechend einfacher.

Für komplexe Aufgaben gerüstet

Die easyE4 ist als flexible Lösung für Anwendungen mit unterschiedlich großer Komplexität konzipiert. So können einfache Aufgaben bereits mit dem Basisgerät mit seinen integrierten Ein- und Ausgängen gesteuert werden. Das Basisgerät lässt sich an komplexere Aufgaben durch bis zu elf Erweiterungsmodule anpassen, so dass maximal 188 I/Os zur Verfügung stehen. Hellbernd nutzte diese Option zum Beispiel, da auch analoge Signale ausgegeben werden mussten. Bei der Eier-Sammelanlage ist so an jede easyE4 in den Ställen der Impulsgeber als Sensor sowie der Antrieb des jeweiligen Sammelbands als Aktor angeschlossen.

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Durch den Einsatz der easyE4 konnte Hellbernd den Verdrahtungsaufwand reduzieren, Platz im Schaltschrank einsparen und eine dezentrale Steuerung ohne großen Programmieraufwand realisieren. Bild: Eaton

Die Verbindung der Erweiterungsmodule erfolgt über den frontseitigen Verbinder „easyConnector“: „Die Montage der Erweiterungsmodule ist sehr leicht und spart im Vergleich zu anderen Systemen ordentlich Zeit“, hat Leon Hellbernd erfahren. Die Programmierung der easyE4 erfolgt über die intuitive Software easySoft 7. Der Anwender hat dabei die Wahl zwischen vier Programmiersprachen: So lässt sich der Schaltplan über Funktionsblöcke, per Kontaktplan, der Eaton-eigenen easy-Programmierung oder mit Strukturiertem Text (ST) erstellen.

„Ich habe mich bei dem Projekt für den Strukturierten Text entschieden, da ich persönlich dort viele Sachen leichter nachvollziehen kann und mit dieser Sprache deutlich schneller bin“, so Hellbernd. Die Programmierung kann auch über die Onboard-Tastatur und das integrierte Display erfolgen, was auch Hellbernd nutzt: „Die Tastatur funktioniert super und ist leicht zu bedienen. Das Display nutzen wir zudem, um Meldungen über die drei Hintergrundfarben zu visualisieren.“

Fernwartung über Ethernet

Da die Sammelanlage in Spanien stationiert ist, profitiert Fienhage zudem von der Möglichkeit, über Ethernet eine Fernwartung durchführen zu können. Zudem lassen sich Programm-Updates ganz einfach über den Micro-SD-Kartenadapter im Basisgerät aufspielen. Das spart Reisekosten für eventuelle Wartungsarbeiten der Transportanlagen, und Prozessanpassungen können auch vom Personal vor Ort durchgeführt werden.

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Neben den easyE4 Steuerrelais hat Hellbernd in der Anlage zahlreiche andere Geräte von Eaton verbaut. Bild: Eaton

Neben den easyE4 Steuerrelais hat Hellbernd in der Anlage zahlreiche andere Geräte von Eaton verbaut: Unter anderem einen DC1-Frequenzumrichter für die Bandantriebe, Leitungsschutzschalter, Kompaktstarter, Schütze, M22-Meldeleuchten und -Akustikgeber und auch die Hauptschalter für die Türmontage sowie die Wahlschalter für die Hutschienenmontage. Leon Hellbernd: „Dadurch, dass die Produkte aufeinander abgestimmt sind und problemlos miteinander verknüpft werden können, lässt sich der Bau eines Schaltschranks leichter realisieren. Und natürlich ist es auch optisch schöner, wenn die verbauten Produkte einheitlich aussehen.“

Kleinprojekte schnell realisieren

Durch den Einsatz der easyE4 konnte Hellbernd den Verdrahtungsaufwand reduzieren, Platz im Schaltschrank einsparen und eine dezentrale Steuerung ohne großen Programmieraufwand realisieren – und das zu relativ geringen Kosten.

Das Fazit von Leon Hellbernd: „Die easyE4 ist einfach zu montieren, die Konfiguration und Parametrierung leicht umzusetzen – so lassen sich Kleinprojekte schnell realisieren. Ein weiterer Vorteil ist das Onboard-Display. Es stellt Fehler der Transportanlagen detailliert dar und lässt sich einfach bedienen, zum Beipiel wenn Basis-Parameter verändert werden sollen.“

Der Autor Helmer Lüken ist Vertriebsingenieur Automatisierungs- und Antriebstechnik bei Eaton.

Lesen Sie auch: Logistik: Wie Roboter auch unbekannte Objekte problemlos handeln

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