Voraussetzungen für eine intelligente Produktion schaffen

Ein gesättigter Markt und strenger werdende regulatorische Beschränkungen ließen die Anforderungen an die Qualität der Saatgutaufbereitung steigen. Die Erkenntnis, dass diese nicht mehr länger mit den für die Branche üblichen digital getrennten Anlagen erfüllt werden könnten, hat Dynavia dazu veranlasst, eine intelligente Saatgut-Aufbereitungslinie zu entwickeln, die mit einer kompletten B&R-Lösung sowie APROL-Fabrikautomatisierung ausgestattet ist.

Saatgut benötigt ein hohes Maß an Pflege. Nach der Ernte und der Prüfung hinsichtlich Sortenreinheit, hygienische Qualität und Keimfähigkeit muss das Saatgut getrocknet, sortiert, gereinigt, mit Pflanzenschutzmitteln behandelt und abgepackt werden. Die verschiedenen Maschinen, die für diese Schritte notwendig sind, werden traditionell in komplexe, heterogene Aufbereitungslinien zusammengefasst, die kaum miteinander vernetzt sind.

Das Ergebnis aus diesen komplexen und rigiden Architekturen sieht folgendermaßen aus: Die Qualität des Saatguts hängt stark von den Fertigkeiten ab, mit der ein erfahrener Bediener die erforderlichen Tests und Anpassungen vornimmt. Um dieses Risiko zu verringern, hat Dynavia ein neues, intelligentes Konzept für Aufbereitungslinien umgesetzt, das eine komplette B&R-Lösung sowie das APROL-Fabrikautomatisierungssystem beinhaltet.

Da herkömmliche Saatgutaufbereitungslinien allmählich ihre Grenzen erreichen, entwickelte Dynavia eine bahnbrechende neue Lösung, die eine nahtlose Kommunikation zwischen Maschinen, Controllern und Sensoren vorsieht. Mit dieser neuen, in der Saatgutaufbereitungsindustrie beispiellosen Linie, konnte bereits jetzt die Produktivität erhebliche gesteigert und mehr Flexibilität für Endanwender erreicht werden.

Darüber hinaus verfügt die neue Linie über ein vollautomatisches Reinigungssystem, dass es den Maschinen ermöglicht, sich selbst – ohne Eingriff durch den Bediener – zu reinigen. Wenn die Maschine etwa ein verschmutztes Durchflussmessgerät erkennt, lässt sie die aktuelle Charge noch zu Ende laufen und schaltet anschließend in den Selbstreinigungsmodus um. Dieser eigenständige, automatische Reinigungsprozess verringert Hygienerisiken und Verunreinigungen aus dem Feld sowie der Industrie.

„Das APROL-Fabrikleitsystem und das lückenlose B&R-Portfolio waren die entscheidenden Faktoren für uns, auf B&R als unseren Lieferanten und Partner für Automatisierung zu setzen“, sagt Steven Le Garrec, Vorsitzender bei Dynavia. „Dass wir alle Komponenten aus einer einzigen Quelle beziehen konnten, ermöglicht es uns, die Vorzüge dieses integrierten Systems in vollem Umfang nutzen zu können und unser Konzept intelligenter Aufbereitungslinien so effizient wie möglich umzusetzen."

Die intelligente Aufbereitungslinie, die Dynavia gerade für einen wichtigen Kunden implementiert hat, ist mit 3.000 I/O-Punkten und zahlreichen Controllern aus der X20-Reihe von B&R ausgestattet. Diese werden von zwei redundanten APROL-Runtime-Servern auf Industrie-PCs von B&R gesteuert. Die Linie beinhaltet mehrere Einheiten für die Lagerung und Dosierung der Pflanzenschutzmittel und Rezeptverwaltung sowie verschiedene Mixer, Verpackungsmaschinen und einen Palettierroboter.

„APROL integriert die Steuerung der gesamten Anlage und zeigt Daten so an, dass wir physikalische Phänomene sehr schnell verstehen und analysieren können“, sagt Le Garrec. „Der APROL TrendViewer ermöglicht es uns, Prozessdaten während der Flüssig- und Gasphasen aufzuzeichnen. Damit kann so schnell wie nie zuvor die Feinabstimmung der Geräte vorgenommen werden. Die integrierte Analyse- und Reportingfunktion auf der Grundlage von Jaspersoft ermöglicht uns wertvolle Einblicke in die chemischen Prozesse der Linie.“

Aufgrund der gestiegenen Qualitätsanforderungen und der strengeren Vorschriften für die Verwendung und Dosierung chemischer Produkte, sind Präzision und Wiederholbarkeit zu wichtigen Anforderungen für Saatgutaufbereitungslinien geworden. In der beschriebenen Anwendung wird von den Regulierungsbehörden gefordert, dass chemische Produkte mit einer Präzision von einem Gramm pro Hektar dosiert werden. Um dies durchgängig zu erreichen, hat Dynavia fortschrittliche Dosier-Algorithmen entwickelt und alle Vorteile seiner B&R-Systeme optimal genutzt.

„Die IO-Link-Module im B&R-Portfolio ermöglichen es uns, die Vorteile der erhöhten Präzision digitaler Sensoren zu nutzen“, sagt Le Garrec. Die von den IO-Link-Sensoren gelieferten Messdaten durchlaufen nur noch eine A/D-Wandlung statt drei, wie es bei herkömmlichen Sensoren bisher üblich war, und die komplett digitale Verbindung liefert erweiterte Diagnosemöglichkeiten und eine einfache Sensorkonfiguration. „Die IO-Link-Vernetzung ermöglicht es uns, Sensoren und Aktoren dynamisch zu konfigurieren, sodass wir jederzeit die vollständige Kontrolle über Temperaturen, Pegel und Drücke haben, was von entscheidender Bedeutung ist, um die neuen Anforderungen an die Saatgutqualität zu erfüllen.“

Auf der Steuerungsebene muss das Echtzeit-Netzwerk garantieren, dass Sensorsignale so schnell verarbeitet werden, dass die Aktoren ohne Präzisionsverlust reagieren können. In der bereits bei einem Kunden von Dynavia laufenden Lösung gewährleistet das POWERLINK-Echtzeit-Bussystem hervorragende Durchsatzleistungen, und die Regelkreiszeiten wurden bis auf 4 Millisekunden gesenkt. Die hohe Leistung dieses Netzwerks macht es Dynavia zudem möglich, bürstenlose Motoren statt herkömmlicher Induktionsmotoren zu verwenden, was schnellere Aktionen auf der Aktorseite ermöglicht.

„Unsere Lösung erzielt eine Dosiergenauigkeit von weniger als einem Gramm, was dem Limit der Sensoren selbst sehr nahe kommt“, erzählt Le Garrec stolz. Der Einkabel-Servoantrieb ACOPOSmotor liefert Dynavia alle Vorteile der dezentralen Antriebstechnologie von B&R, wie einem reduzierten Verkabelungsaufwand und vereinfachter Architektur.

„POWERLINK und IO-Link passen ohne Zweifel perfekt zusammen“, bestätigt Le Garrec. Beide Standards verfügen über Plug-and-Play-Funktionen, die die Wartung deutlich einfacher und sicherer machen. „Es ist nicht mehr notwendig, zum Kunden zu fahren, um eine Komponente auszutauschen, was einen großen Vorteil für unsere Exportaktivitäten darstellt. Die fehlerhafte Komponente muss lediglich vom Bediener ausgetauscht werden. Die Neukonfiguration erfolgt dann automatisch.“

Neben der Plug-and-Play-Funktion entwickelt Dynavia derzeit im Rahmen des Konzepts der intelligenten Maschinen ein Dienstprogramm für Ersatzteile, das auf der Software Automation Studio von B&R basiert. Dieses Tool läuft direkt auf den Maschinen und die Benutzeroberfläche zeigt an, welche Teile ausgetauscht werden müssen. Die Anwender können sofort die erforderliche Bestellung abzusetzen.

Dynavias neueste Installationen ermöglichen es Saatgutherstellern, Rezeptänderungen unverzüglich umzusetzen, um den wechselnden Anforderungen an Saatgutart, -menge und -behandlung gerecht zu werden. „Unsere Kunden sind jetzt in der Lage, ihre Produktion an die zunehmende Vielfalt von Anforderungen auf produktive und rentable Weise anzupassen“, sagt Le Garrec.

„Angesichts der in der Vergangenheit üblichen komplexen, heterogenen Architekturen haben es unsere Kunden vermieden, Änderungen am Automatisierungssystem vorzunehmen, nachdem es erst einmal eingerichtet wurde. Die Gefahr, das System damit zu destabilisieren, war einfach zu hoch“, erzählt Le Garrec. "Mit den integrierten Lösungen von B&R können sie nun die Automatisierungslösung auf sichere und einfache Weise an ihre Bedürfnisse anpassen."

Dynavia arbeitet ebenfalls an einer Lösung für die vorausschauende Wartung, die bald fertiggestellt sein wird. In ihren Installationen zeichnet APROL kontinuierlich etwa 11.000 Datensätze auf. Um ein solches Datenvolumen effizient zu nutzen, will Le Garrec eine private Cloud-Lösung implementieren, die zusammen mit APROL angeboten wird.

"Auf Installationsebene wird unsere Big-Data-Lösung aus lokalen APROL-Systemen bestehen, die die Ereignishistorie aufzeichnen und Daten – in unserem Fall 100 Megabyte pro Woche – an eine private Cloud schicken. Diese Daten werden in einer APROL-Instanz, die sich in unseren Geschäftsräumen befindet, gespeichert und verwaltet. Aufgrund der verwendeten OPC UA- und MQTT-Standards sind alle mit der privaten Cloud ausgetauschten Daten sicher."