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Verfahrenstechnik 4/2016

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TOP-THEMA I POWTECH Die

TOP-THEMA I POWTECH Die Anlage bestimmt, was sie braucht Industrie 4.0 bei der Drucklufterzeugung Erwin Ruppelt, Daniela Koehler Kaum einer kennt den Firmennamen – Werner & Mertz – aber jeder kennt die Produkte: Erdal und Frosch. Was ebenfalls kaum einer weiß, ist, dass das Unternehmen über ein hochmodernes Druckluftsystem verfügt, das bereits heute für eine Vernetzung im Sinne von Industrie 4.0 aufgestellt ist. Industrie 4.0 ist die Vernetzung von Maschinen und IT, aus der sich ein Nutzen sowohl für den Kunden also auch für den Produzenten ergibt. Im Fall der Druckluftversorgung bedeutet dies ein Gesamtkonzept zur hocheffizienten Drucklufterzeugung. Es vernetzt alle Elemente von der Planung über die Ausführung bis zur vorausschauenden Wartung und steuert sie so intelligent, dass automatisch die individuell geforderte Druckluft- Leistung und -Qualität entsteht, bei gleich- Autoren: Dipl.-Ing. (FH) Erwin Ruppelt, leitender Projektingenieur, Dipl. Betriebswirtin Daniela Koehler, Pressesprecherin, beide Kaeser Kompressoren SE, Coburg zeitig höchster Verfügbarkeit und Effizienz sowie geringsten Lifecycle-Kosten. Eine umweltschonende Wirtschaftsweise und Nachhaltigkeit sind für den Hersteller von Produkten für Consumer und professionelle Anwender keine Modeerscheinung, sondern gelebte Firmentradition. Nicht nur werden die Produkte nach dieser Philosophie entwickelt, auch das Firmengebäude wurde nach diesem Grundsatz gebaut und mit dem Nachhaltigkeitspreis ausgezeichnet. So erfolgt die Energieversorgung z. B. über Windkraftrotoren, die auf dem Dach des Verwaltungsgebäudes installiert sind. Natürlich gehört zu einer solchen Firmenphilosophie auch eine moderne Druckluftversorgung, die zuverlässig, effizient und während des gesamten Lebenszyklus kostensparend Druckluft zur Verfügung stellt und noch weitere Vorteile mit sich bringt. Als eine Erneuerung des gesamten Systems anstand, ging es nicht nur darum, die vorher sehr unterschiedlichen und veralteten Komponenten zu ersetzen, es sollten auch erhebliche Einsparungen bei den Kosten realisiert werden. Außerdem suchte das Unternehmen nach einer Lösung, die zur Philosophie der Nachhaltigkeit und Energie-Effizienz von Werner & Mertz passt. Fündig wurde es bei Kaeser Kompressoren, die ein Contracting-Konzept anboten. Beim Contracting bleibt die Druckluftsta tion selbst Eigentum der Herstellerfirma und der Kunde zahlt nur die tatsächlich bezogene Druckluft. Günther Heinrichs, Leiter Technik bei Werner & Mertz: „Der Hauptgrund für dieses Projekt war, eine moderne Anlage zu nutzen, die die Ansprüche unseres Hause erfüllt – energiesparend, effizient, flexibel in der Leistung und wartungsarm.“ Die Contracting-Variante bietet neben allen technischen Aspekten darüber hinaus den Vorteil, dass die anfallenden Kosten für Druckluft zu variablen Kosten werden. Das Thema Industrie 4.0 ist bei Werner & Mertz zwar offiziell noch nicht als Leitlinie definiert, wird aber bereits diskutiert. Das heißt, die Druckluftstation muss auch Industrie-4.0-kompatibel sein. Maßgeschneiderte Lösung Um ein Druckluftsystem wie bei der Firma Werner & Mertz in ein modernes Management-System zu integrieren, hilft es nicht, nur ein irgendwie geartetes Computersystem aufzusetzen, sondern es empfiehlt sich, zunächst eine Gesamtanalyse durchzuführen, die alle relevanten Punkte berücksichtigt. Diese waren: Betriebssicherheit, Energieersparnis, Anbindung an das Produktionsund Energiemanagement-System. Das Unternehmen war historisch gewachsen und das alte Druckluft-System war nicht mehr produktionsgerecht und auf verschiedene Standorte aufgesplittet. Da die alte Anlage zudem mit keinerlei Sensorik ausgestattet war, wurde zunächst ein Druckluftaudit durchgeführt. Dieses Analyse-System ist mit relativ einfachen Anbindungsmöglichkeiten 40 VERFAHRENSTECHNIK 4/2016

POWTECH I TOP-THEMA Die Druckluft-Station ist in einem separaten, gut belüfteten Gebäude untergebracht in der Lage, an der vorhandenen Anlage ein 14-tägiges Druckluftaudit durchzuführen und somit vorhandene Verbrauchsmuster, aber auch Schwachstellen des Altsystems zu erkennen. Eine computergestützte Software ermöglicht dann, das Verhalten der Kompressoren sowie Luftverbräuche, Drücke und auch mögliche Probleme bei der Druckluftaufbereitung zu visualisieren und über eine computergestützte Software Optimierungsvorschläge zu erarbeiten. Werner & Mertz entschied sich für die Contracting-Variante (in diesem Fall für Sigma Air Utility), bei der es von Seiten des Betreibers nur notwendig ist, auf dem Gelände seiner Produktionsstätte eine Räumlichkeit oder einen Platz zur Verfügung zu stellen, in dem eine moderne Druckluftstation aufgebaut und effizient betrieben werden kann. Komplett kompatibel vernetzt Sind diese Voraussetzungen geschaffen, so ist die Konzeptumsetzung relativ einfach. Wichtig für das System ist, dass nicht nur einzelne Komponenten ohne Intelligenz installiert werden, sondern die einzelnen Kompressoren bereits mit Industrie-PCs ausgerüstet sind. Diese dienen später dazu, die Daten an eine übergeordnete Steuerung, wie z. B. den Sigma Air Manager (SAM) weiterzuleiten, die die Station aufgrund der gesammelten Daten eigenständig optimieren kann und auch gleichzeitig – je nach Produktionslage des Betriebes – den Luftverbrauch, den der Betrieb benötigt, erkennt und die Anlage entsprechend nachregelt. Dies ist relativ einfach über einen Drucksensor an der Schnittstelle zwischen Erzeugung und Verbrauch möglich. Das Druckluft-Management-System ist aber auch die Schnittstelle, über die sämtliche Daten der Druckluftstation gehen. Angefangen von den Betriebsdaten sämtlicher Kompressoren, die in diesem Falle die Informationen über Profibus DP an den zentralen Sigma Air Manager weiterleiten, aber auch über Störungen, Verbrauchsverhalten, Wirtschaftlichkeit des gesamten Systems und angeschlossener Peripheriegeräte wie z. B. Trockner, Kondensatableiter und -aufbereiter letztendlich auch Überwachung der Umgebungsbedingungen der Kompressoren-Station. Das System betätigt sich nicht nur als Datensammler (so können Daten bis zu einem Jahr von der Druckluftstation immer wieder aus diesem Sigma Air Manager abgerufen werden), sondern es kann auch, falls erforderlich, die Daten an ein bereits beim Betreiber vorhandenes Leittechnik- System weitergeben und zwar über Standard-Schnittstellen. Besitzt der Betreiber keines dieser Leittechnik-Systeme, ist das System in der Lage, da es als Web-Server aufgebaut ist, die Daten an einfache Rechner über einen Internet-Explorer zu visualisieren und den Nutzern entsprechende Informationen über Luftverbrauch, Energieverbrauch, laufende Kompressoren, Störungen und Kosten weiterzugeben. Sollte eine Nottelefonschaltung notwendig sein, ist dies an dieser Datenschnittstelle des Sigma Air Managers möglich. Um einen optimalen Betrieb der Anlage zu gewährleisten, ist das System in der Lage, über das Internet die Daten an ein zentrales Datenzentrum beim Betreiber, in diesem Falle die Firma Kaeser, weiterzuliefern. Netzwerk sorgt für Sicherheit Zusätzliche Sicherheit bieten Entwicklungen wie das Sigma Network. Ein leistungsfähiges Netzwerk auf Ethernet-Basis, das in sich sicher abgeschlossen ist und das eine optimale Überwachung und effiziente Steuerung der Druckluftstation sowie eine Nutzung im Sinne von Industrie 4.0 ermöglicht. Bei Werner & Mertz ist diese Komponente zwar noch nicht installiert, kann aber nachgerüstet werden. Dieses zentrale Datencenter des Herstellers ist nun Dreh- und Angelpunkt für alle weiteren Aktivitäten. So wird zum Beispiel die Service-Struktur über ein spezielles Service-Modul geleitet. Das international fungierende Datencenter des Herstellers der Druckluft-Station bricht die Daten auf die jeweils nationalen Service-Center herunter. Diese können z. B. Noteinsätze direkt über die ortsansässigen Service- Monteure koordinieren, deren Service- Fahrzeuge immer für entsprechende Fälle ausgerüstet sind. Günther Heinrichs ist mit der Lösung, die bei Werner & Mertz installiert wurde, sehr zufrieden. Besonders beeindruckt habe ihn die Planung und Umsetzung, der zeitliche Ablauf, die technisch passende Anlage und natürlich der Kostenfaktor. Die Energieeinsparung, besonders beim Stromverbrauch, sei deutlich. Halle 4, Stand 236 www.kaeser.com VERFAHRENSTECHNIK 4/2016 41 Spörl.indd 1 22.03.2016 08:28:08

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