Die Ausrüstung vorhandener verfahrenstechnischer Anlagen mit neuer Steuerungstechnik kann eine echte Alternative zur Neuanlage sein, wie das Beispiel der Modernisierung eines Asphaltmischwerkes zeigt. Bei kurzer Stillstandszeit wurde eine neue Steuerungsarchitektur mit flexibel anpassbarem, modular aufgebautem Leitsystem und anspruchsvollem Visualisierungs-Tool implementiert.

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Die Leistungsfähigkeit moderner verfahrenstechnischer Anlagen ist zu einem großen Teil der elektronischen Steuerungstechnik zu verdanken. Sie ermöglicht es, reproduzierbare Rezepturen zu fahren, auch auf unvorhergesehene Ereignisse im Prozess zu reagieren und selbst bei komplexen Vorgängen jede Phase der Produktion zu kontrollieren.

Produktivitätsgewinne durch neue Steuerung 

Allerdings gibt es bei der Interaktion von Anlagenbau und Elektronik ein Hindernis:
Die Produktlebenszyklen in der Steuerungstechnik sind deutlich kürzer, so dass sich für den Anlagenbetreiber die Notwendigkeit ergeben kann, vorhandene Anlagen mit neuer Mess-, Steuer- und Regelungstechnik auszustatten. Der unmittelbare Anlass für eine solche Modernisierung ist oft die Tatsache, dass der Support für die eingesetzten Steuerungen oder für andere Hardware- bzw. Softwarekomponenten abgekündigt wird. Der angenehme Nebeneffekt besteht darin, dass sich durch ein neues Steuerungskonzept immer auch Produktivitäts- und Qualitätsreserven erschließen lassen. In vielen Fällen kann man darüber hinaus Energie einsparen und/oder zusätzliche Transparenz in die Prozesse bringen.

Zentralisierung und Konsolidierung 

Ein gutes Praxisbeispiel dafür ist die Modernisierung der Steuerungsanlage in einem Asphaltmischwerk des niederländischen Unternehmens KWS. Die Anlage, die in Staphorst bei Meppel arbeitet, wurde von einer Simatic S5 gesteuert; das Visualisierungs- und Rezeptsystem arbeitete auf der Basis von MS-DOS. Sowohl hardware- als auch softwareseitig bestand also Erneuerungsbedarf: Komponenten für die S5-Steuerungsgeneration sind nur eingeschränkt erhältlich. Die Modernisierung war auch deshalb wünschenswert, weil einige Anlagenteile und Prozessschritte durch autarke Steuerungsbausteine gesteuert wurden. Hier war eine Konsolidierung und eine schnittstellenfreie Vereinigung aller Anlagenteile unter einer zentralen Steuerung sinnvoll.

Sorgfältige Dokumentation des Ist-Zustandes als Grundlage 

KWS vergab den Auftrag zur umfassenden Erneuerung der Steuerungstechnik an Keller HCW. Den Ausschlag für diese Entscheidung gaben das flexible Steuerungskonzept, das Keller verfolgt, sowie die umfassende Erfahrung des Unternehmens in der Steuerung von Mischanlagen für verschiedenste Einsatzfelder. Zudem hatte Keller HCW bereits die alte Steuerung der Kernanlage geliefert.

Die Ingenieure von Keller begannen mit einer umfassende Analyse der gewachsenen Steuerungsarchitektur, die nach der Erstinstallation vielfach verändert und erweitert worden war. Dieser Zustand wurde dokumentiert, um eine solide Basis für die Konstruktion zu erhalten. Denn Ziel war es, die Stillstandszeit der Mischanlage so gering wie möglich zu halten. Im Anschluss daran erarbeitete Keller HCW das neue Steuerungskonzept, das auf einer Simatic S7 400-SPS und dem SCADA System WinCC basiert.

CellaControl als zentrales Leitsystem 

Als zentrale Software für die Mischanlage kommt das Leitsystem CellaControl zum Einsatz, das aufgrund standardisierter Schnittstellen zu weiteren Keller- Produkten bzw. zu angebundenen oder übergeordneten Fremdsystemen auch sehr komplexe Aufgaben übernehmen kann. Die Visualisierung und Bedienung am zentralen Leitstand erfolgt über eine Ethernetverbindung. Vier Monitore zeigen unterschiedliche Anlagenbilder und Zustände an, so dass die Bediener eine umfassende Übersicht und Information über alle relevanten Abläufe erhalten und schnell erkennen, wenn Eingriffe nötig sind.

Prozessunabhängiges Rezept- und Chargenmanagementsystem mit CellaBatch 


Auf einem zweiten Rechner befindet sich das Rezept- und Chargenmanagementsystem CellaBatch, das zur Steuerung von rezeptgeführten Anlagen entwickelt wurde. Mit einer durchdachten Client/Server-Architektur und einer Microsoft SQL-Server 2005-Datenbank unter dem Microsoft .NET-Framework 3.5 ist das System sehr robust und flexibel.

Weil die Rezepterstellung grundsätzlich prozessunabhängig erfolgt, kann der Anwender z.B. ein Rezept auf verschiedenen Mischerlinien fahren. Die Rezepturen enthalten Informationen zu Batchen (Waagen oder Behältern), den eingesetzten Rohstoffen, Steuerbefehlen und weiteren Rezeptparametern wie z.B. Mischzeiten
oder Temperaturen. Erst bei der Auftragerstellung wird aus diesen Informationen zusammen mit den Stammdaten automatisch das eigentliche Steuerungsrezept erstellt. Eine umfangreiche Auftrags- und Chargenprotokollierung ermöglicht die nachträgliche Analyse der verschiedenen Dosierprozesse und stellt damit auch eine umfassende Rückverfolgbarkeit sicher.

Parallele Konstruktion von Hardware und Software 

Bei der Anpassung der Steuerungstechnik an die individuellen Anforderungen erwies sich der modulare Aufbau der Softwareprodukte von Keller HCW als hilfreich. So werden z. B. im SPS-Programm standardisierte Funktionsmodule verwendet, die es ermöglichen, Antriebe und Abläufe zu programmieren, ohne dass die Prozess-Ein- und Ausgänge schon zugeordnet sind. Eine parallele Konstruktion von Hardware und Software ist somit möglich. Die „Verheiratung“ dieser beiden Gewerke erfolgt später lediglich über die sogenannte Zuordnungsliste. Ein weiteres hilfreiches Feature ist die Simulationsfunktion, die einen praxisnahen virtuellen Test von Visualisierung und Rezeptsystem unter Produktionsbedingungen erlaubt.

Enger Zeitplan wurde eingehalten 

Bei der Umrüstung verwendete man die vorhandenen Kabel und Leitungen, die erst kürzlich ausgetauscht worden waren und die das Montagepersonal von Keller HCW vor der Demontage der alten Schaltschränke mit der neuen Betriebsmittelkennzeichnung beschriftete. Dies sparte nicht nur Kosten, es erlaubte auch den sofortigen Anschluss der Anlagenkomponenten an die neuen Schaltschränke. So konnte man schon nach kurzer Zeit mit den elektrischen Tests beginnen und die Anlage einstellen. Nach kürzester Zeit wurde die volle Produktion wieder aufgenommen. Seitdem arbeitet die Anlage ohne Beanstandung und kann, dank des modularen Steuerungskonzeptes von Keller HCW, auch bei künftigen Veränderungen bzw. Erweiterungen schnell an neue Anforderungen angepasst werden. Damit hat der Anwender die Gewissheit, dass er in zukunftssichere Steuerungstechnik investiert hat.