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Sicherer Backprozess mit neuem automatischen Wäge- und Rezepturmanagementsystem

Der Einsatz eines neuen Rezeptmanagementsystems aus einer Hand sowie die Erweiterung von Dosierwaagen vergrößern die Prozesssteuerungsfunktionen und reduzieren Produktionsstillstandzeiten bzw. Produktionsausfälle in einem Backbetrieb.

Abstract

Das südafrikanische Großunternehmen Albany Bakery hat eine Anfrage nach der Modernisierung der Prozessautomatisierung für seinen Backbetrieb in Germiston, Südafrika, gestellt. Im Teigmischbereich wurden zusätzliche Dosierwaagen installiert und das Rezeptmanagement- und Steuerungssystem neu aufgestellt. Neben den Zuglast-Wägezellen PR6246 wurde eine ProBatch+ Rezeptmanagementsoftware installiert, die mit Combics Pro Controllern verbunden wurde. Diese Lösung bietet erhöhte Prozesssicherheit und einfache Bedienung. Die Ferndiagnostik und -unterstützung wird durch eine Internetverbindung zur Verfügung gestellt.

Das Bedienpersonal weiß die bedienerfreundliche Anzeige des Combics Pro zu schätzen.

Anforderung

Der Backbetrieb Germiston stellt in Scheiben geschnittenes Brot in drei vollautomatischen Produktionslinien her (zwei der Produktionslinien produzieren 6.000, eine Produktionslinie 5.000 Laib Brot pro Stunde). Derzeit werden Rohmaterialien wie z.B. Mehl, Wasser, Eiswürfel und Hefe in den Produktionsprozess an sieben Mehlsilos und eine Anlage zur Einspeisung flüssiger Hefe zugeführt. Diese Materialien werden in insgesamt 13 Dosierwaagen nach den Rezepturangaben eingewogen. Die typische Chargenmenge beträgt dabei 330 kg. Von dort werden fünf Teigmischer beschickt. Batchcontroller steuern alle Teigmischstationen, die mit speicherprogrammierbaren Steuerungen (SPS) verbunden sind. Die Batchcontroller werten die von den Dosierwaagen gesendeten Wägesignale aus und arbeiten die Rezepte ab. Die physikalische Steuerung der Ventile und Pumpen im Prozess übernehmen die SPS.

Um einen sicheren Prozessbetrieb zu gewährleisten, musste die Hardware im bereits existierenden Batchmanagementsystem erneuert werden. Darüber hinaus sollten zusätzliche, bisher manuell zugegebene Rohmaterialien in großen Mengen (Eiswürfel und flüssige Hefe) mit in den automatischen Dosierprozess einbezogen werden. Dieses erforderte die Erweiterung der Prozesswägeausrüstung und -software. Für Albany Bakery waren sowohl eine einfache Bedienung als auch eine gute After-Sales-Betreuung die wesentlichen Anforderungen.

Anlage 1 und Anlage 2 mit den Silowaagen, die mit den Lagersilos verbunden sind.

Lösung

Um das neue Konzept umsetzen zu können, wurden die alten Geräte weitgehend ausgebaut und durch PCs, SPS und Wägecontroller ersetzt. Eine kombinierte Lösung bestehend aus fünf SPS und drei mit acht Controllern der Serie Combics Pro vernetzten Rezeptmangementsystemen Probatch+ wurde als Lösung für die Steuerung der Lagerung, Zudosierung und Mischung der Rohmaterialien gewählt. Für die Wägevorgänge wurden die 13 Dosierwaagen, die bereits mit existierenden Zuglast-Wägezellen PR6246 ausgestattetet sind, in die neue Prozessumgebung integriert. Diese Lösung bietet ein modulares Design, das sich leicht an die Kundenanforderungen anpassen lässt.

Die Controller der Serie Combics Pro senden die Wägesignale an die SPS und führen die Rezeptanweisungen nach den vom Software- System Probatch+ gesendeten Zeilen sequentiell aus. Die Controller wurden als Steuerungsterminals vor Ort ausgewählt, da sie in der Lage sind zwei Wägepunkte und zudem Durchflussmesser für die Hefedosierung zu steuern. Diese Durchflussmesser wurden von der alten Steuerung übernommen und nunmehr an die SPS angeschlossen, so dass die Hefedosierung in den automatischen Dosierprozess einbezogen werden konnte.

Die Steuerung der Feldgeräte und deren Verriegelung werden durch die SPS ausgeführt, die mit den Combics Pro Controllern durch ein Profibus-Netzwerk kommunizieren. Die Software Probatch+ wurde aufgrund ihres Designs und Steuerungsmöglichkeit von mehreren Produktionslinien für diesen großen Bäckereibetrieb ausgewählt. Die Software ist optimal für die Bearbeitung von Rezepten, Produktionsplänen und die Produktionssteuerung für die an das Betriebsnetz angeschlossenen PCs ausgelegt.

Die Bedienung der Produktionsanlagen wird durch Touchscreen-Monitore ermöglicht, die vor Ort pro Mischstation montiert sind. Dort gibt der Bediener einfach die für ihn autorisierten Befehle ein, wie z.B. Komponenten-Sollwerte und Chargensequenz- Anforderungen. Die Produktion wird auch über die Touchscreen-Terminals gestartet und angehalten. Andere Steuerungsfunktionen stehen den Betriebsleitern nur von den Pro Batch+ oder Combics Pro Terminals aus zur Verfügung. Die Redundanz ist in die Automatisierungslösung so eingebaut, dass die Produktion von einer bestimmten Brotanlage von jeder Probatch+ Installation nach einer anderen bei Rechnerausfall verlagert werden kann.

Diese Wägezellen der Dosierwaagen sind schon seit fast 20 Jahren an den Mehl- und Wasserwaagen im Einsatz und funktionieren noch immer einwandfrei. Die Zuglast-Wägezellen PR6246 besitzen eine ausgezeichnete Auflösung und Genauigkeit in der Prozessumgebung. Die besondere S-förmige Konstruktion spricht mit hoher Signalempfindlichkeit bei kleinen Lastveränderungen an. Die Wägezellen werden in den existierenden Silowaagen weiterverwendet und fünf weitere automatische Waagen wurden mit neuen Wägezellen installiert sowie mit den neuen Combics Pro Controllern verbunden.

Der wichtigste Vorteil für den Kunden stellt die Prozesssicherheit dar, die durch das integrierte Rezeptmanagementsystem erreicht wurde. Die neue Anlage stellt Albany Bakery eine zweckmäßige, langlebige Rezepturlösung auf neuestem Stand der Technik zur Verfügung. Zudem ist dank dieser neuen Technologielösung die Fernwartung anhand einer Internetverbindung möglich. Die neue Lösung integriert die Rohmaterialien in nur eine einzige Steuerungs- und Protokollierungsumgebung, was mit den bisherigen Geräten vorher unmöglich war.

Darüber hinaus konnte Sartorius dem Kunden sehr kurzfristige Umsetzungszeiten anbieten. Dabei musste nur eine einzige Produktionslinie während der Installation und Inbetriebnahme ausgeschaltet werden. In der Übergangszeit blieben sowohl die alten als auch die neuen Systeme im Einsatz.

"Das neue Prozessmanagementsystem ist eine herausragende Errungenschaft! Unsere Kollegen können nun über eine zentrale Rezept-Software sämtliche Dosierprozesse in der Leitwarte verwalten und steuern."

Pieter Broodryk – National Engineering Manager

Der Backbetrieb Germiston erhält die wesentlichen Brotzutaten mit dem LKW.

Der Kunde

Der Backbetrieb Albany Bakery ist eine Filiale des Konzerns Tiger Brands Group und ein rasch expandierendes Großunternehmen im Verbrauchswarenbereich auf dem südafrikanischen Markt. Mit Sitz in Germiston, Südafrika, wurde das Unternehmen im Jahre 1983 erbaut und gilt heute als der größte Backbetrieb im Konzern.

Albany Bakery produziert ein breites Sortiment an hochwertigen Markenbrotprodukten, die eine starke Markenpräzenz und eine hohe Kundenbindung durch den Einsatz von Produkt- und Fabrikationsinnovationen und -technologien erreicht hat.

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