Verteilte Automatisierung

Egal, ob es um die Herstellung von Pharmazeutika oder Nahrungsmitteln geht – Hygiene, Sicherheit und 24/7-Überwachbarkeit stehen an erster Stelle. Diese Ziele erreichen Sie beispielsweise, indem Sie Ihre Anlage oder Maschine verteilt automatisieren. Das funktioniert sowohl für Neu- als auch für Bestandsanlagen und muss nicht kompliziert sein. Bürkert unterstützt Sie mit optimal aufeinander abgestimmten, kompakten Lösungen, die sich in vorhandene Strukturen einfügen und flexibel sind – schließlich müssen Sie heute schon an morgen denken und auch zukünftige Innovationsschritte im Rahmen der Digitalisierung berücksichtigen. Machen Sie sich ein Bild davon, wie Sie unsere vielfältigen Komponenten kombinieren und Ventilinseln, Schaltschränke und Prozessventile einfach in einem Automatisierungssystem zusammenführen können. Wir beraten Sie dabei objektiv, lösungsneutral und mit einer Menge Erfahrung.

Wann kommt das Konzept der verteilten Automatisierung für Sie in Frage?

Wenn Sie in der Anlage dicht angeordnete Ventile brauchen.
Wenn Sie eine flexible Formierung von Teilanlagen wünschen.
Wenn Sie einzelnen Prozessschritte nachträglich automatisieren möchten.

Bei der Bürkert-Systemlösung sind die benötigten Komponenten wie Schaltschränke bzw. Feldmodule und Prozessventile optimal aufeinander abgestimmt und lassen sich mit intelligenten Komponenten reibungslos verbinden. Eine vorqualifizierte Plattform erleichtert dabei sowohl die Planung als auch den Engineeringaufwand. Eine Erweiterung des verteilen Automatisierungskonzepts ist jederzeit mit minimalem Aufwand möglich.

Neuigkeiten

LIVE-Webinar über die verteilte Prozessautomation

1. September 2020

Wie macht die richtige Automatisierung Ihre Produktion sicherer, planbarer und produktiver?

Ohne Schaltschrank: Prozesssicherheit und Produktqualität direkt im Feld

Was ist Ihnen besonders wichtig? Eine schnelle Schaltung? Ein möglichst geringer Verkabelungs- und Verschlauchungsaufwand? Die innovativen Ventilinseln AirLINE Field von Bürkert bieten beides. Da Sie sie direkt in Prozessnähe verbauen können, schalten die Ventile aufgrund der geringen pneumatischen Wegstrecken extrem schnell. So benötigen Sie gleichzeitig weniger Druckluft und Energie. Über eine verteilte Steuerung können Sie zudem Fehler schnell und punktgenau identifizieren und statt der ganzen Anlage gezielt einzelne Module abschalten. Das spart Kosten und Zeit.

Mit Schaltschrank: Verlässlich automatisieren in unmittelbarer Prozessnähe

Sie wollen die pneumatischen Funktionen Ihrer Anlage automatisieren? Dafür eignen sich Ventilinseln von Bürkert in einem Schaltschrank. Auf Basis der Ventilinseln steuern Sie Prozesse über einen Verbund von Einzelventilen. So können Sie Ihre Produktionsprozesse nicht nur effizienter gestalten, sondern auch sicherer. Denn Sie erkennen Fehler frühzeitig mit Hilfe durchdachter Diagnosefunktion – am Gerät und in der Betriebsleitebene.

Manuelle Lösungen und ihre Schwächen

Am besten lassen sich die Vorteile automatisierter Prozessschritte anhand eines Beispiels nachvollziehen. Deshalb betrachten wir im Folgenden den Extraktionsprozess für die Herstellung von Zucker bzw. Zuckersirup: Ein Förderband transportiert die zerkleinerten Zuckerrüben von der Schneidemaschine zum Extraktionsturm, wo der Saft gewonnen wird. Damit die Rübenschnitzel und der austretende Saft nicht abrutschen, ist das Förderband mit justierbaren Führungen versehen, die je nach Menge und Größe des Gemischs kurzfristig verschoben werden müssen. So wird der Durchgang größer oder kleiner. In einem konventionellen Herstellungsprozess müssen Mitarbeiter von Hand Zylinder betätigen, um die Führungen in die richtige Position zu bringen.

Das Förderband in der Draufsicht zeigt: Die Anpassung des Förderbandes an eine veränderte Rübenschnitzelmenge bzw. -größe muss genau zum richtigen Zeitpunkt vorgenommen werden. Wenn ein Mitarbeiter, der zwangsläufig nah am Prozess positioniert sein muss, manuell den pneumatischen Verteiler beim plötzlichen Auftreten eines Problems aktiviert, sind Aufmerksamkeit und Timing entscheidend – das heißt: Der Vorgang ist fehleranfällig. Im schlimmsten Fall verschwenden Sie Material und Produktionszeit.

Grafische Darstellung einer industriellen Anlage zur Produktion von Zuckersirup; Förderband wird von einer Arbeitskraft manuell justiert

Raue Produktionsbedingungen wie Feuchtigkeit, Kälte und Staub können zu Fehlern im Prozess führen oder gar die Funktionsfähigkeit der Komponenten zerstören, Einzellitzen können leicht korrodieren und brechen. Wollen Sie Fehler finden, ist das ohne oder mit zu wenigen Diagnosefunktionen zeitaufwändig, genauso wie der Austausch von mechanischen und elektrischen Komponenten und ihre erneute Parametrierung.

Grafische Darstellung des elektrischen Anschlusses eines Ventils mit mehradrigem Kabel, Verschmutzungen

Konventionelle Aufbauten sind häufig komplex und unübersichtlich. Das zeigt exemplarisch das Thema Druckluft: In einer herkömmlichen Verschlauchung hängt jeder einzelne Pneumatikkolben an der Verteilerleitung, was zu einer Vielzahl von Schlauchleitungen und genauso vielen Schnittstellen führt. Die Folge: Hohes Fehlerpotenzial und Leckage-Risiko und viel Aufwand bei Betrieb und Wartung. Zudem ist spezialisiertes Personal wie Elektrofachkräfte, die vom Unternehmen angestellt oder von Dienstleistern eingekauft werden müssen, notwendig.

Grafische Darstellung eines Ausschnittes einer industriellen Anlage zur Produktion von Zuckersirup; Förderband wird von drei Arbeitskräften justiert und gewartet

Prozesssicherheit mit einem verteilten Automatisierungskonzept

Um einen manuellen Prozessschritt wie die beschriebene Korrektur des Förderbands zu automatisieren, ist ein verteiltes Automatisierungskonzept mit Komponenten im Hygienic Design eine innovative Lösung. Im hier gezeigten Beispiel werden die Zylinder eines Drittanbieters mit der AirLINE Field Typ 8653 pneumatisch angesteuert. Die Rückmeldungen am Zylinder sind ganz einfach über ein M12-Kabel mit dem ME64-Digitaleingangsmodul verbunden. Das Pneumatikmodul Typ 8653 (IP65/IP67) kann für eine schnelle Reaktions-bzw. Schaltzeit nahe am Zylinder platziert werden. Das ME63-Gateway ist über EtherNet/IP mit dem Schaltschrank und mit dem zentralen SPS/SCAD-System vernetzt. Das hat einen großen Vorteil: Der Bediener muss nicht mehr zum Zylinder gehen und manuell einen pneumatischen Verteiler betätigen. Ganz im Gegenteil: Er kann zentral prüfen, ob der Zylinder offen oder geschlossen ist, und ihn bei Bedarf individuell einstellen.

Die Vorteile der Bürkert-Systemlösung

Digitale Feldgeräte haben große Vorteile. Für die Kolbenansteuerung – um beim genannten Beispiel zu bleiben – kommen AirLINE Field Ventilinseln zum Einsatz, die über die Kommunikationsschnittstelle Bürkert Systembus (büS) auf ein zentrales Gateway geschaltet sind, das wiederum seine Daten per Ethernetkabel an die SPS-Steuerung überträgt. Auf diese Weise werden permanten digitale Rückmeldungen erzeugt und bei Bedarf Fehlermeldungen übertragen, mit denen Sie das System überwachen und eine vorausschauende Wartung planen können. Die Ventilinseln zeigen Ihnen mit farbigen LEDs den Prozesszustand an und geben über das LC-Display mit Klartext und Symbolen präzise Diagnosemeldungen und Informationen zur Endlage ab. So lässt sich ein Fehler rasch identifizieren sowie beheben und die Qualität des Produktes nach dem Störfall korrekt beurteilen. Dank Rückschlagventilen ist die Prozesssicherheit zusätzlich gewährleistet. Die Ventilinsel Typ 8653 AirLINE Field wurde speziell für die Anforderungen der Prozessautomatisierung entwickelt.

Grafische Darstellung einer Ventilinsel Typ 8653 AirLINE Field, diverse Symbole

Muss ein Gerät getauscht werden, ist das in wenigen Minuten erledigt. Sie ziehen einfach das Kabel ab – was dank der M12-Stecker einfach ist – und platzieren das neue Gerät in der Anlage. Dabei kommen Sie nicht mit elektrischen Komponenten in Berührung und benötigen deshalb auch keine Elektrofachkraft. Die automatische Gerätetauschfunktion auf Basis von büS erkennt den Komponentenwechsel und lädt die Konfiguration aus dem ausgetauschten Gerät in das neue, das sofort in Betrieb gehen kann.

Grafische Darstellung eines Förderbandes mit automtisert justierbarer Führung über Rollen und Pneumatik; Ventilinseln und verbundene Ventile , ein Ventil herausgehoben

Die Ventilinseln sind im Feld immer dort platziert, wo sie gebraucht werden. Ein geringeres Totvolumen entsteht dabei durch die kürzeren Schlauchleitungen zwischen Ventilinsel und Zylinder. Das führt zu einem niedrigeren Verbrauch von Druckluft zur Betätigung der Ventile und zu schnelleren Schalt- und Reaktionszeiten. So sinken die Betriebskosten bei steigender Prozesssicherheit. Die steht bei der Automatisierung ohnehin an erster Stelle und wird durch viele weitere Elemente wie Rückschlagventile und Redundanzfunktionen unterstützt.

Zweifache grafische Darstellung eines Ausschittes aus einer Anlage mit Förderband, einmal – durchgestrichen – mit manueller Justage, einmal automatiserte Variante mit Ventilinsel und Ventil

Sie müssen die Ventile in Ihrer automatisierten Anlage regelmäßig reinigen können, um den hohen Hygieneanforderungen Ihrer Kunden gerecht zu werden. Deshalb bestehen Bürkert-Ventile aus einem Edelstahlgehäuse, das Hochdruckreinigung erlaubt, sowie aus Membranen höchster Qualität, die selbst starken Reinigungschemikalien widerstehen. Auch die schnellen, individuell einstallbaren Schaltzeiten tragen ihren Teil zur Produktionsqualität und -geschwindigkeit bei.

Grafische Darstellung eines Bürkert-Ventils, diverse Symbole

Für eine funktionierende, zukunftssichere Lösung ist eines entscheidend: die richtige Planung. Wir hören Ihnen genau zu und analysieren, was Sie mit Ihrer Anwendung erreichen möchten. Für eine individuell passende Lösung kombinieren wir bei Bedarf intelligente Konzepte und verschiedene industrielle Kommunikationsprotokolle. Gibt es für Ihre Applikation eine effizientere, leichter zu installierende und zukunftssichere Alternativlösung, können wir Ihnen diese objektiv präsentieren und das Für und Wider gemeinsam abwägen.

Grafik mit drei Symbolelementen, die in einem Kreis mit Verbindungspfeilen angeordnet sind: Gruppe mit zwei Köpfen und Sprechblasen, Diagramm absteigend mit Lupe, Diagramm aufsteigend mit Pfeil

Bürkert Beratungsleistung anhand eines Beispiels

Lösung 1: Hygienische Schaltschränke mit Distanz zum eigentlichen Prozess

Manchmal sind die Umgebungsbedingungen rau. Staub, Feuchtigkeit, Kälte oder Hitze können automatisierten Anlagen ganz schön zusetzen. Deshalb gibt es bei Bürkert das „Hygienic Design“ nach Schutzart IP67 in Edelstahlausführung. Es ist nicht nur extrem beständig gegen Reinigungsmittel, sondern schottet die Ventilinseln im Schaltschrank auch gegen alle Umwelteinflüsse ab. Zusätzlich gewähren die komplett geschlossenen Schaltschränke, die in der Regel relativ weit vom eigentlichen Prozess entfernt stehen, ein Plus an Arbeits- und Prozesssicherheit, indem sie verhindern, dass Mitarbeiter versehentlich Drähte oder andere Elemente lösen.

Vorteile durch Distanz zum Prozess:

Komplett geschlossene Schaltschränke stehen aus Sicherheitsgründen entfernt vom Prozess
Ventilinseln sind im Schaltschrank perfekt geschützt vor Umwelteinflüssen
Prozesssicherheit steigt, da versehentliche Fehlbedienungen ausgeschlossen sind

Schaltschrank mit intelligenten Prozessventilen

Lösung 2: Kleiner Schaltschrank und verteilte Geräte direkt im Feld

Der Gegenentwurf lautet: möglichst nah am Prozess. Die kleineren Schaltschränke dieser Lösung brauchen weniger Platz in der Anlage und können daher in unmittelbare Nachbarschaft des Geschehens gerückt werden. Dort befinden sich auch die Feldgeräte, die von schnellen Ventilschaltzeiten profitieren. Verkabelung und Verrohrung sind besonders kompakt, so dass weniger Druckluft zur Betätigung der Ventile nötig ist. Gleichzeitig ist das Automatisierungssystem extrem flexibel: Falls später weitere Zylinder angeschlossen werden sollen, ermöglicht diese Lösung eine einfache und schnelle Integration.

Vorteile von verteilten Geräten:

Kleine Schaltschränke können nah an den Feldgeräten und dem eigentlichen Produktionsprozess positioniert werden
Kurze Verkabelung sorgt für schnelle Ventilschaltzeiten und geringen Druckluftverbrauch
Flexibles Konzept ermöglicht es, weitere Zylinder zu einem späteren Zeitpunkt anzuschließen

Schematische Darstellung eines Ausschnitts einer Anlage mit Ventilinseln und verbundenen Ventilen

Im konkreten Beispielfall wählte der Kunde Lösung 1, da seine Anlage rauen Wetterbedingungen ausgesetzt ist. Welche ist Ihre Lösung? Wir beraten Sie gerne.

Prozessautomatisierung in der Praxis

Viele unserer Kunden steuern Ihre Anlagen bereits erfolgreich mit Bürkert-Lösungen für die verteilten Automatisierung. In den folgenden Anwenderberichten erfahren Sie, wie Sie Produktionsprozesse mit verteilter Automatisierung digitalisieren, optimieren und besonders sicher gestalten können.

Flyer Prozesssteuerung - Verteilte Automatisierung

Anlagen zentral steuern für effiziente und sichere Produktion

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Dezentrale Automatisierung

Anlagen für die Produktion von Nahrungsmitteln oder Pharmazeutika müssen leistungsfähig, sicher und hygienisch sein. Um die Verarbeitung wertvoller Rohstoffe ohne Rückstände und Kreuzkontaminationen zu gewährleisten, die Produktqualität konstant zu sichern und keine Ausfallzeiten zu riskieren, ist eine digitale Prozessüberwachung unerlässlich. Am einfachsten gelingt das mit dezentralen Automatiserungslösungen, die intelligente Komponenten lokal ansteuern und schnell reagieren können. Damit sich eine solche Ventiltechnologie der kurzen Wege optimal in Ihre vorhandenen Maschinen- oder Anlagenkonzepte einpasst, beraten wir Sie objektiv und halten lösungsneutrale Angebote für Sie bereit. Dabei reduzieren wir all das auf ein Minimum, worauf Sie verzichten können: Komplexität, Risiko und Engineering-Aufwand. Wir beraten Sie gerne.

Schaltschränke

Für Prozessautomatisierungssysteme gibt es selten Pauschallösungen, denn die Anlagensituation vor Ort ist nie gleich. Erfahren Sie, wie wir Sie mit unserer Kompetenz unterstützen können.