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Industrielle Automation 5/2015

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Industrielle Automation 5/2015

INDUSTRIELLE

INDUSTRIELLE KOMMUNIKATION Web-basiertes Energiemonitoring Überwachung und Visualisierung der Verbrauchsdaten optimiert den Produktionsprozess in der Bierfassherstellung Carlos Theodoro Bereits seit 1968 stellt Franke Blefa Edelstahlfässer für den Transport und die Aufbewahrung von Bier her. Auch heute noch erfolgt dies im so genannten Tiefziehverfahren. Inzwischen unterstützen allerdings hochpräzise Maschinen die Herstellung der Behälter. Zudem macht moderne Messtechnik den Anlagenbetrieb wesentlich effizienter. Im nordrhein-westfälischen Kreuztal entstehen Edelstahlfässer für die optimale Aufbewahrung und den sicheren Transport des beliebten Gerstensaftes. Bereits seit 1968 stellt die Franke Blefa GmbH die so genannten Edelstahl-Kegs her und entwickelte 1974 den Produktionsprozess zum Tiefziehverfahren weiter. Durch das Tiefzieh- Carlos Theodoro ist Produktmanager Automation bei Endress+Hauser in Weil am Rhein verfahren werden Edelstahl-Halbschalen hergestellt, welche durch weitere Arbeitsschritte zu Ober- bzw. Unterschale weiterverarbeitet werden. Nach dem Anbringen von Bauteilen, die die Stabilität erhöhen und Stapelbarkeit der fertigen Kegs ermöglichen, wird aus jeweils einer Ober- und Unterschale durch ein selbst entwickeltes Mittelnahtschweißverfahren ein Keg gefertigt. Elektrische Energie, Wasser und Druckluft effizient einsetzen Neben der Zufuhr von elektrischer Energie benötigt die Produktion auch Wasser und Druckluft, insbesondere zur Reinigung und Trocknung der Kegs in der Endfertigung. Aufgrund ständig steigender Energiekosten ist es für Anwender wirtschaftlich besonders reizvoll, die hier entstehenden Verbräuche zu optimieren und Kosten zu reduzieren. Um die Anlage effizienter betreiben zu können, ist es unabdingbar, die entsprechenden Verbrauchswerte schlüssig und konsequent zu kontrollieren. Schon seit geraumer Zeit erfassen Zähler von Gossen Metrawatt entsprechende Werte für den Verbrauch elektrischer Energie. Jedoch können Anlagenbetreiber ohne passende Tools für die Darstellung der Werte keine Auswertung vornehmen und auch keine Optimierungsmöglichkeiten abbilden. 2013 entschloss sich deshalb Franke Blefa ein zentrales Energiemonitoringsystem einzuführen. Das Projekt wurde im Rahmen der Vorbereitung zur ISO 50001 Zertifizierung umgesetzt, die das Unternehmen im September 2014 auch erlangte. Detaillierte Kostenanalyse des Energieeinsatzes Als Software für das Energiemonitoring entschied sich Franke Blefa für Esight von Endress+Hauser. Der Hersteller von Messund Sensortechnik aus Weil am Rhein durfte auch die Projektverantwortung übernehmen sowie Engineering-Dienstleistungen ausführen. Dazu zählten die Konfiguration der Software und die Inbetriebnahme des gesamten Systems. Die Installation der Software erfolgte auf einem zentralen Server in der Franke Blefa IT Struktur in Kreuztal, jedoch separat von anderen Diensten. Im Störungsfall können so eSight oder die Datenbank neu gestartet werden, ohne die Sicherheit anderer Systeme zu beeinträchtigen. Die Software ist webbasiert und wird von geschulten Mitarbeitern dezentral bedient. Die Benutzer erstellen Analysen und Berichte aus Vorlagen und können diese mit dem automatischen Berichtswesen wiederkehrend ablegen und per Email verschicken. Ebenso wichtig wie die Übertragung der anfallenden Energiemengen ist die detaillierte Darstellung der damit verknüpften Kosten: deshalb bildet das in eSight integrierte Finanz-Modul zusätzlich die genutzten Energielieferverträge ab. Die Kosten werden dann mit den Messwerten verknüpft und eine detaillierte Kostenanalyse des Energieeinsatzes ermöglicht. Besondere Funktionen bietet das Alarm-Modul: bei Abweichungen, Unter- oder Überschreitungen von Grenzwerten oder fehlenden Messdaten verschickt das System eine Meldung und registriert diese auch in der Software. Der Benutzer erfährt sofort, wenn sich Werte zu seinen Ungunsten ändern. 32 INDUSTRIELLE AUTOMATION 5/2015

Neue Messstellen kommunizieren über eine Wireless-Lösung Sinnvolles Energiemonitoring benötigt einen umfassenden und genauen Überblick auf alle Verbrauchs- und Messstellen. An wichtigen Prozesspunkten wurden deshalb weitere, ergänzende Messstellen installiert, größtenteils zur Erfassung von Wasser- und Abwassermengen. Aber auch der Verbrauch von zusätzlicher elektrischer Energie im Produktionsbereich sowie die Wärmemengen der Heizungsanlage im Produktionsgebäude werden jetzt genauer überwacht. Die Messung des Wasserverbrauchs war teilweise durch den Versorger bereits gewährleistet. Um jedoch detailliertere Werte zu erhalten und Vergleiche zu ermöglichen, kommen nun Durchflussmessgeräte von Endress+Hauser zum Einsatz. Die Anbindung dieser Messgeräte an das Prozessleitsystem sowie das Energiemonitoring realisierte Endress+Hauser über WirelessHart. Diese Wireless-Lösung besteht aus einem Fieldgate und flexibel einsetzbaren Adaptern. Das Fieldgate sammelt die Messwerte zentral und stellt sie übergeordnet zur Verfügung (Bild rechts: WirelessHart-Fieldgate SFG70). Jedes Messgerät, welches das Hart-Protokoll unterstützt oder 4…20 mA ausgibt, kann mit einem Adapter ausgerüstet und so dem drahtlosen Netzwerk hinzugefügt werden. Über die inte grierte Batterie im Adapter wird das Messgerät gespeist, auf eine kabelgebundene Installation kann bei Bedarf verzichtet werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, ohne größeren Aufwand eine existierende Spannungsversorgung zu nutzen. Vereinfachte Integration zusätzlicher Messstellen Neue Messgeräte lassen sich in das bestehende Netzwerk jederzeit problemlos integrieren; ebenso zusätzliche Geräte oder Messstellen von fremden Herstellern. So zum Beispiel die für die Erfassung der elektrischen Energie notwendigen, Mit 1 350 Brauereien, 5 500 Biermarken und 95 Mio. hl Jahresproduktion ist Deutschland „Brau-Europameister“. zusätzlichen Leistungszähler von Gossen Metrawatt: sie wurden einfach zu den Datensammlern der bestehenden Stromzähler hinzugefügt. Die Erfassung von Erdgas- und Wasserverbrauch sowie der Abwassermengen erfolgen durch Endress+Hauser Geräte, deren Messwerte ebenfalls der OPC-Server aus dem WirelessHart Fieldgate in eSight überträgt. Insgesamt bildet die Software rund 70 Messstellen ab. Zusätzliche Größen, wie die Anzahl produzierter Edelstahl-Kegs, werden mithilfe von virtuellen Zählern dargestellt. So ergeben sich wichtige Kennzahlen für Franke Blefa, zum Beispiel das Verhältnis zwischen Unternehmensumsatz und Energiekosten. 01 Die Energie-Software stellt Verbrauchsdaten visuell dar, setzt sie in Relation zu den Kosten und zeigt so Verbesserungspotenziale auf 02 Das WirelessHart-Fieldgate dient als Gateway für WirelessHart- Netzwerke und speichert die Daten drahtloser Feldgeräte in einem Format, das zu anderen Systemen kompatibel ist Reduktion des Wasserverbrauchs auch ohne Investitionen möglich Das Energiemonitoringsystem eSight ist bei Franke Blefa seit Anfang 2014 im Einsatz. Die seitdem gewonnene Transparenz trägt bereits Früchte. Durch die Analyse verschiedener Messwerte in unterschiedlichen Zeiträumen, einschließlich betriebsfreier Zeiten, konnte das Unternehmen den Wasserverbrauch ohne große Investitionen stark verringern. Im nächsten Schritt steht der Erdgasverbrauch auf dem Prüfstand. Um detailliertere Erkenntnisse zu erhalten, werden dort die Messstellen noch weiter ausgebaut. In der Drucklufterzeugung soll dann eine Lokalisierung von Leckagen durchgeführt werden. Denn auch durch die Erfassung des Druckluftverbrauchs kann weiteres Einsparpotenzial aufgedeckt werden. Mit WirelessHart ist diese umfassende Erweiterung ebenfalls ohne großen Aufwand möglich. So kann Franke Blefa den Energieverbrauch zukunftsorientiert senken und nachhaltig Kosten reduzieren. www.de.endress.com Von den Experten für Schwingungsmesstechnik Kompakte ARM-basierte Embedded- Lösung für Akustikund Schwingungsmessungen Autonomes Messmodul mit Cortex-A8 ARM CPU und 2 GB Flash-Speicher USB Host, USB Client, Ethernet microSD Kartenslot Vier 24 Bit IEPE-Eingänge, simultane Erfassung mit 102,4 kS/s pro Kanal 24 Bit D/A-Ausgang, Tacho-Input, Digital-I/O, Counter/Timer Linux 3.12 mit Messtechnikspezifischen Erweiterungen in Form von Loadable Kernel Modules vorinstalliert Datenblätter und Preise unter www.DataTranslation.de Sales@DataTranslation.de T: +49 (0) 7142 9531 - 40