Lebensmittelproduktion: Automatisierungstechnik richtig modernisieren

2022-07-23 13:56:41 By : Mr. Richard Xu

04.07.2022 – Kategorie: Fertigung & Prototyping

Ein britischer Pizza-Produzent wollte sein Automatisierungstechnik modernisieren. Dabei stießen die Projektierer auf einige Herausforderungen, die sie jedoch meisterten.

Lebensmittelproduktion: Die Pizza ist in eines der beliebtesten Lebensmittel Großbritanniens. Der durchschnittliche Brite isst 731 Pizzen in seinem Leben. Bei einer so hohen Nachfrage ist es keine Überraschung, dass sich Großbäckereien für modernste Automatisierungstechnik interessieren, um ihre Produktion zu optimieren. Dank aktueller SPS-Technologie konnte die Pizzaproduktionsanlage von Bakkavor in Lincolnshire seine Betriebszeit, Geschwindigkeit und Reaktionsfähigkeit der Bäckereilinie steigern sowie eine höhere Produktqualität und -konsistenz erreichen.

Bakkavor ist Anbieter von frisch zubereiteten Lebensmitteln in Großbritannien. Für ihn ergeben sich Vorteile aus der neuen Automatisierung in seiner Pizzafabrik in Holbeach St. Marks. Sie verbessern die Qualität und Konsistenz des Pizzateigbodens. Gleichzeitig senken sie die Produktionskosten durch weniger Wartungs- und Ausfallzeiten.

Bakkavor liefert seine Produkte an Einzelhändler in Großbritannien, darunter Tesco, Marks & Spencer, Sainsbury‘s und Waitrose.

In der Lebensmittelproduktion von Bakkavor verwandelt eine große, vollautomatische Fertigungsstraße, die sich über zwei Etagen erstreckt, Rohmaterialien in fertige Produkte. Im Grundprozess wird hauptsächlich Mehl und Wasser zu Pizzateig vermischt, der dann ausgerollt, wärmebehandelt und geprüft wird. Sobald der Teig fertig ist, werden runde Pizzaböden hergestellt.

Jeder einzelne Prozess baut auf den vorhergegangenen Schritt auf. Daher hat jedes Problem Auswirkungen auf den gesamten Produktionsablauf und beeinflusst das Endergebnis. In einem solchen hochgradig synchronisierten System wird eine zuverlässige Steuerung zwischen den Prozessen entscheidend. Als das Retrofit-Projekt begann, war das Steuerungssystem in der Teigwalzabteilung über 20 Jahre alt. Dies war mit ein Grund dafür, warum die Produktion nicht mehr mit optimaler Effizienz laufen konnte.

Um die Probleme zu lösen, wandte sich der Lebensmittelhersteller an seinen bevorzugten Systemintegrator, Control Freaks, der sich wiederum an seinen Erstausrüster Mitsubishi Electric wandte. Clint Johnson, Direktor bei Control Freaks, erläutert die Gründe für diese Entscheidung: „Seit der Gründung von Control Freaks verlassen wir uns auf Mitsubishi Electric und seine Produkte. In der Tat muss ich mich bei den unterstützenden Teams bedanken, die es mir ermöglicht haben, mein Geschäft aufzubauen und zu erweitern. Wir schätzen vor allem die Qualität und Kosteneffizienz der Produkte, das Niveau der Expertise und des Supports sowie die Möglichkeiten zur kontinuierlichen Weiterbildung und Schulung.“

David Hamilton, Site Engineering Manager bei Bakkavor, bestätigt: „Control Freaks und Mitsubishi Electric haben uns bei diesem jüngsten Projekt mit erstklassigen Produkten und Dienstleistungen unterstützt.“

Bei der Migration des bestehenden Steuerungssystems auf ein neues, modernes Setup stellten Mitsubishi Electric und Control Freaks fest, dass ein Teil des Programmiercodes auf einem separaten Prozessor innerhalb der ursprünglichen SPS-Installation lief. Der 16-Bit-Prozessor war nicht in der Lage, komplexe mathematische Funktionen zu verarbeiten, daher wurden zwischen 30 bis 50 Prozent des gesamten Teigwalzprozesses von diesem Mikrocomputer abgewickelt.

Erschwerend für das Upgrade kam hinzu, dass es keine Möglichkeit gab, diesen Code zu extrahieren, um ihn in das neue Steuerungssystem einzubinden. Daher mussten die Automatisierungs- und Systemintegrationsspezialisten ein umfangreiches Reverse Engineering durchführen. Es galt herauszufinden, welche Funktionen von dem Mikrocomputer gesteuert wurden, wie diese bei der Steuerung des Prozesses eine Rolle spielten und diesen Code in der neuen Infrastruktur neu zu schreiben.

David Hamilton erklärt: „Es gab nicht nur keine Aufzeichnungen, die den Ingenieuren geholfen hätten, zu verstehen, was der Code steuert, sondern es gab auch keinen Mitarbeiter, der helfen konnte, da die Ingenieure, die an der ursprünglichen Einrichtung gearbeitet hatten, alle im Ruhestand waren.“

Clint Johnson fügt hinzu: „Das Fehlen jeglicher Dokumentation über den vorhandenen Code innerhalb des Steuerungssystems machte die Reverse-Engineering-Arbeiten zu einer besonderen Herausforderung. Die spezialisierten Teams von Mitsubishi Electric leisteten umfangreiche Unterstützung und führten entscheidende Untersuchungen durch. Ihre Hilfe war der Schlüssel zum erfolgreichen Abschluss des Projekts.“ Dieses Maß an Unterstützung sei einer der vielen Gründe, warum Control Freaks Partner von Mitsubishi Electric sind.

Nachdem die Herausforderungen im Zusammenhang mit dem Code des Mikroprozessors gelöst waren, begannen Mitsubishi Electric und Control Freaks umgehend mit der Systemmigration. Damit Bakkavor den größten Nutzen aus dem neuen Steuerungssystem ziehen konnte, schlossen die Projektpartner die Migration in einem kurzen Zeitrahmen und in Etappen ab und minimierten so die Ausfallzeiten der Anlagen.

Alle alten SPSen wurden durch neue Steuerungen der Melsec-Q-Serie von Mitsubishi Electric ersetzt. Diese wurden mit einer Zentraleinheit ausgestattet, die eine integrierte Ethernet-basierte Netzwerkkommunikation ermöglicht. Auf diese Weise konnten die SPSen einfach mit Frequenzumrichtern und anderen Geräten verbunden werden.

Zudem haben die Automatisierungsexperten die vorhandenen Stand-alone-E/A-Komponenten von Drittanbietern durch das CC-Link IE Field Basic-Netzwerksystem ersetzt, das in die neuen SPS-Module integriert ist. Auf diese Weise konnte Bakkavor Schaltschrankplatz einsparen, wodurch der gesamte Platzbedarf der Anlage für Lebensmittelproduktion optimiert wurde.

Paul Judge, Compact PLC & Visualisation Product Manager bei Mitsubishi Electric, kommentiert: „Unser Hauptziel war es, eine Lösung zu liefern, die die unmittelbaren Probleme löst und die Hauptziele für das Projekt erfüllt. Dieses neue, zuverlässigere Automatisierungs-‚Rückgrat‘ bietet Bakkavor auch den richtigen Migrationspfad für zukünftige Entwicklungen. Die Zusammenarbeit mit erfahrenen Systemintegrationsspezialisten wie Control Freaks ist wichtig, um unsere Kunden bei der Implementierung idealer, zukunftssicherer Lösungen zu unterstützen.“

Nach der Installation der neuen Automatisierungslösung verzeichnete der Lebensmittelhersteller erhebliche Steigerungen bei der Betriebszeit, Geschwindigkeit und Reaktionsfähigkeit der Backlinie sowie eine höhere Produktqualität und -konsistenz. David Hamilton von Bakkavor fasst zusammen: „Die Vorteile des neuen Steuerungssystems waren sofort spürbar. Es hat es nicht nur geschafft, die Herausforderungen zu meistern, mit denen wir konfrontiert waren, sondern es hat unsere Erwartungen übertroffen. Deshalb werden wir uns auch bei zukünftigen Upgrades voll und ganz auf Mitsubishi Electric und Control Freaks verlassen.“

Der Autor Jan-Philipp Liersch ist Marketing Manager Industrial Automation bei Mitsubishi Electric.

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