Dank grafischer Unterstützung im Prozessmodellierer ist die Konfiguration eines neuen Prozesses

Dank grafischer Unterstützung im Prozessmodellierer ist die Konfiguration eines neuen Prozesses schnell erledigt. (Bild: ZOZ & Partner GmbH)

Für einen reibungslosen Produktionsablauf bei den Amberger Kaolinwerken sind Prozessleittechnik und eine Produktionsprotokollierung der Zoz & Partner GmbH zuständig.
Karlsruhe (rm). Dabei wurde eine Trennung von Planungs- und Ausführungsebene verwirklicht. Die erste Ebene stellt den Gesamtprozess samt einzelner Produktionsschritte auf abstrakter Ebene dar, während die zweite diese Vorgaben unter anderem per SPS, Sensorik und Aktorik in die Praxis umsetzt. Entstanden ist ein prozessorientiertes, rezepturgesteuertes Mischleitsystem mit standardisierter Schnittstelle zur Steuerungsebene.

Kaolin ist ein weißes, weiches, plastisches Mineral, das vor allem aus feinkörnigen, plättchenförmigen Partikeln besteht und vorwiegend in der Papier- und Porzellanherstellung verwendet wird. Durch seine Weiße und Plastizität eignet sich Kaolin als Füllstoff, Streckmittel, keramischer und feuerfester Rohstoff oder als Pigment. Die Amberger Kaolinwerke haben sich auf die Gewinnung von Kaolin, aber auch von Quarzsand und Feldspat spezialisiert und bereitet diese Mineralien in zahlreichen nassmechanischen Schritten für den industriellen Einsatz auf.

Die Trennung von Planungs- und Ausführungsebene bei der Prozessleittechnik bedeutet, dass innerhalb des Projektmanagements auf der Leitebene Aufträge definiert werden, die wiederkehrende Aufgaben abstrakt abbilden, so das Dosieren einer Menge von vorgegebener Quelle in einem Mischer. Diese Vorgaben sind zunächst unabhängig von der ausführenden Technik.

Dem Modell ist also egal, ob der Auftrag manuell oder automatisiert erledigt wird und wenn Letzteres, mit welcher Steuerung. Die Inhalte dieser Aufträge werden dann über eine einheitlich definierte, logische Schnittstelle der Steuerungsebene übergeben, die diese Vorgaben technisch umsetzen muss. Dies geschieht beispielsweise mit einer SPS, die die notwendigen Pumpen und Ventile ansteuert, um die gewünschten Mengen aus den vorgegebenen Quellen zu mischen.
Ein wesentlicher Vorteil der strikten Trennung ist, dass sich jeder Bereich auf seine Kernkompetenzen konzentrieren kann. Der Mechaniker oder SPS-Programmierer muss sich nicht mit dem Prozess selbst befassen, während der Technologe die Vorgänge auf der Steuerungsebene nicht im Detail kennen muss, um neue Verfahrensabläufe im System anzulegen.

Durch vorgefertigte Bausteine wird die flexible Anpassung an verschiedene Teilanlagen auf dem Produktionsgelände erleichtert und der Technologe kann neue Rezepte einfach direkt in der Anlage testen. Wegen der grafischen Unterstützung im Prozessmodellierer ist die Konfiguration zudem schnell erledigt.

Weitere Vorteile ergeben sich beim Testen neuer Software oder der Inbetriebnahme von Anlagen. Da es vom Prozessmodell unabhängig ist, ob auf Steuerungsebene die ausgegebenen Aufträge automatisiert oder manuell abgearbeitet werden, lässt sich eine Inbetriebnahme einer Teilanlage im manuellen Betrieb damit einfach bewerkstelligen. Zum Testen neuer Programmteile kann die SPS durch eine Test-Software ersetzt werden.

Wie in jeder ausgedehnten Anlage in der Prozessindustrie werden auch bei den Amberger Kaolinwerken einzelne Teilanlagen oder Produktionslinien im Lauf der Jahre umgebaut oder erneuert. Dabei  wird dann auch immer das Mischleitsystem zur Planung von Mischaufträgen und zur Koordination von Herstellprozessen integriert.
Weil nicht jede Teilanlage die exakt gleichen Aufgaben ausführt, wurden nach und nach neue Komponenten in der Software ergänzt, so die automatische Datenerfassung. Wo Prozessdaten ohnehin in digitaler Form vorliegen, beispielsweise bei Prozesslaufzeiten, ist es sinnvoll, diese automatisiert ins Mischleitsystem zu übernehmen. So entstehen deutlich weniger Fehler als bei der manuellen Eingabe.

Eine weitere Ergänzung ist die Anknüpfung in immer mehr Bereichen an das übergeordnete ERP-System. So können einzelne Produktionsaufträge nun direkt aus SAP angetriggert werden. Gleichzeitig ist eine Kapazitätsplanung von SAP-Seite her möglich, weil dem Mischleitsystem die gesamten Prozesse samt exakten Abläufen und Produktionszeiten genau bekannt sind. Die einfache Integration in das vorhandene Automatisierungsumfeld ist mit Hilfe standardisierter OPC-Schnittstelle möglich.

Auch im Bereich der Datenspeicherung gab es Erweiterungen. Neben Standardfunktionen zur Erfassung und Archivierung prozessrelevanter Daten zur Qualitätssicherung, Rückverfolgbarkeit oder Prozessoptimierung stellten gewachsene Ansprüche beispielsweise durch Umweltauflagen vom TÜV neue Anforderungen ans Mischleitsystem. Auch dazu speichert das System alle relevanten Daten und kann an sich ändernde Auflagen einfach angepasst werden.

Es gibt zudem Prozessschritte, zu denen Zwischen- und Endprodukte ins Labor müssen, so zur chemischen oder mineralogischen Analyse, zum Prüfen der Korngrößenverteilung oder zur Ermittlung von pH-Wert, Viskosität, Abrasion oder Feuchte. Zwar lassen sich die Laborprozesse nicht vollständig automatisieren, man kann sie aber trotzdem ans Mischleitsystem ankoppeln. So werden nun aus dem System Labor-Prüfungen initiiert und umgekehrt können die Untersuchungsergebnisse automatisch im Mischleitsystem zum jeweiligen Batch abgelegt werden.
Missverständnisse vermeiden lassen sich durch ein in der Anlage neu eingeführtes Barcodesystem. Damit kann einem LKW eindeutig die zu transportierende Charge zugeordnet werden.

Wesentliche Zielsetzung für das Mischleitsystem war von Anfang an, dass es in unterschiedlichen Teilanlagen einsetzbar ist und sich ohne Hilfe von außen flexibel an verschiedene Abläufe und Anlagenkonfigurationen anpassen lässt.

Der klare Vorteil der Trennung zwischen dem verfahrenstechnischen Ablauf und der Umsetzung auf der Steuerungsebene wurde klar erkannt. So lassen sich mit dem Modellierer ohne Programmieraufwand neue Prozesse flexibel anlegen. Gleichzeitig ist das Mischleitsystem damit einfach und universell in den verschiedenen Anlagen einsetzbar.

Darüber hinaus eignet sich der Modellierer aber nicht nur zum schnellen Konfigurieren neuer Abläufe. Durch seine einfache Bedienbarkeit über eine grafische Oberfläche lässt er sich auch für Dokumentationsabläufe nutzen. Der Modellierer wird damit zum Wissensspeicher beispielsweise Niederlegen von Wartungsabläufen.

Mit dem Modellierer können Anwender das Mischleitsystem also selbst an die individuellen Bedürfnisse anpassen. Sollte es dennoch einmal zu Problemen kommen, können diese per Fernzugriff schnell gelöst werden.