Durch die Übertragung der Motordaten an die Steuerung können kritische Zustände der Förderband-Antriebe über die Visualisierung und Tablet-PCs schnell erkannt und behoben werden.

Durch die Übertragung der Motordaten an die Steuerung können kritische Zustände der Förderband-Antriebe über die Visualisierung und Tablet-PCs schnell erkannt und behoben werden.Eaton

Der Abbau von Muschelkalk ist das wichtigste Standbein der Firma BMK Steinbruchbetrieb. Das Material kommt in verschiedenen Körnungen und Gemischen im Tief- und Straßenbau sowie bei der Herstellung von Beton und Asphalt zum Einsatz. Vom Firmensitz in Talheim bei Heilbronn aus betreuen 145 Mitarbeiter die eigenen vier Werke sowie weitere Standorte mehrerer Beteiligungsfirmen. Eine dieser Beteiligungen ist die Firma KE Kies- und Schotterwerk Mundelsheim. Hier wird Schotter in Korngrößen von etwa 2 bis 45 mm und in unterschiedlichen Mischungen gewonnen. Doch bis der Muschelkalk in so einem handlichen Format vorliegt, hat er einiges mitgemacht: Nach dem Sprengen wird das Gestein in der Vorbrechanlage gereinigt und in einem ersten Schritt zerkleinert. Danach geht es in die eigentliche Aufbereitungsanlage, die Schotter in verschiedenen Korngrößen erzeugt und anschließend in zwölf Silos einlagert.

Problematische Stillstände der Förderbänder vermeiden

Der Transport des Materials innerhalb des Steinbruchs erfolgt über Gurtförderer, teilweise über mehrere hundert Meter. Die Antriebe dieser Förderer verursachen häufig Störungen und Betriebsunterbrechungen. „In unserem Gewerbe ist die Überlastung der Motoren durch überladene Förderbänder ein vorrangiges Problem“, erklärt Markus Hofmann, Betriebselektriker bei BMK. Die Ursache: Für die Mitarbeiter, die das Haufwerk oder die Gesteinshalde mit Rad­ladern oder Muldenkippern auf die Bänder entleeren, ist nicht zu erkennen, ob sich auf den Teilstrecken bereits zu viel Material auf den Bändern befindet.

Über die Smartwire-DT vernetzten Motorschutzschalter lässt sich eine Überlastung der Antriebe rechtzeitig erkennen.

Über die Smartwire-DT vernetzten Motorschutzschalter lässt sich eine Überlastung der Antriebe rechtzeitig erkennen.Eaton

Und wenn so ein Band mit mehreren Tonnen Schotter erst einmal steht, schafft es der Motor in der Regel nicht wieder anzufahren. „Diese Störungen können mehrere Stunden dauern – je nach Länge der Bänder“, erklärt Gerd Bader, ebenfalls Betriebselektriker. Denn um das Förderband nach einer Überlastung wieder anfahren zu können, muss es zuerst frei geräumt werden – in der Regel per Hand.

Schutzschalter melden Antriebsstati an die SPS

Dieses Problem wollten Hofmann und Bader beim Neubau der Vorbrechanlage unbedingt lösen. „Die Anlage stand vorher Untertage und wurde im Steinbruch wieder mit Neuteilen aufgebaut“, erklärt Hofmann – vorrangig mit moderner Automatisierungstechnik, die den gesamten Materialfluss, die Silofüllstände und die Vorsiebung der Materialien steuert. Zentrale Forderung bei der Systemauswahl war für die beiden Betriebselektriker, dass die neue Steuerungslösung einfach in der Projektierung und späteren Realisierung ist. Denn nur so war es möglich, das Projekt neben dem Tagesgeschäft – beide betreuen nicht nur den Steinbruch in Mundelsheim, sondern noch fünf weitere Werke – zu stemmen.

In der Visualisierung laufen alle Daten zusammen und werden über die modulare Silo-Steuerung und Hotspots anlagenweit zur Verfügung gestellt.

In der Visualisierung laufen alle Daten zusammen und werden über die modulare Silo-Steuerung und Hotspots anlagenweit zur Verfügung gestellt.Eaton

Die Lösung fanden die Praktiker im Verbindungs- und Kommunikationssystem Smartwire-DT der Firma Eaton. Diese Lösung verbindet einzelne Schaltgeräte, Antriebe und Sensoren nicht mehr einzeln über eine Punkt-zu-Punkt-Verdrahtung mit der Steuerung. Vielmehr sind alle Teilnehmer über eine achtpolige Leitung und Steckverbinder vernetzt. Die Flachbandleitung versorgt die angeschlossenen Geräte (Schütze, Frequenzumrichter, Leuchtmelder und Taster) mit Energie und übernimmt gleichzeitig die Datenkommunikation. „Damit kann man Verdrahtungs- fehler generell ausschließen, da im klassischen Sinne nichts mehr zu verdrahten ist“, so Hofmann. Zudem spart dieses Konzept viel Platz im Schaltschrank, da die bisher notwendige I/O-Ebene über einfache Module direkt in den Schaltgeräten, Frequenzumrichtern und Steuerungen integriert ist. Das Kommunikationssystem löst das drängendste Problem von Hofmann und Bader: die Überlastung der Antriebe. Denn darüber ist es möglich, von jedem Förderband-Antrieb ein thermisches Motorabbild sowie den Laststrom direkt in der Steuerung auszuwerten. Dazu sind die Antriebe mit dem Motorschutzschalter PKE in Smartwire-DT eingebunden. So werden alle Schaltzustände, Prozessdaten und Statusmeldungen ohne zusätzliches Equipment an die Steuerung übertragen. Überschreiten die aktuellen Motordaten die definierten Grenzwerte, wird das per Textmeldung und auch durch eine Farbmarkierung in der Visualisierung dargestellt. Dies geschieht im Steinbruch Mundelsheim nicht nur über Bedienpanels in der Anlage, sondern auch über Tablet-PCs: „Wir haben auf der Anlage überall Hotspots eingerichtet“, erklärt Hofmann. Jeder Rad­lader-Führer und jeder Fahrer eines Muldenkippers hat einen Tablet-PC an Bord mit dem er sich in die Visualisierungs-Software einloggen kann. „Früher mussten die Fahrer bei einem Anlagenstillstand erst einmal eine Bedieneinheit suchen, um den Fehler zu lokalisieren. Jetzt schauen sie einfach auf ihr Tablet und sehen sofort, was vorgefallen ist“, so Bader Und durch die Erfassung des Motorstroms und des thermischen Motormodells erkennen sie sehr früh, wenn Antriebe überlastet werden. So lässt sich rechtzeitig die Materialzufuhr drosseln und ein Stillstand vermeiden.

Betriebselektriker und Radlader-Führer sind mit einem Tablet-PC oder Smartphone ausgerüstet und können überall auf dem Gelände die Förderbänder kontrollieren und auftretende Störungen lokalisieren.

Betriebselektriker und Radlader-Führer sind mit einem Tablet-PC oder Smartphone ausgerüstet und können überall auf dem Gelände die Förderbänder kontrollieren und auftretende Störungen lokalisieren.Eaton

Offen für andere Bussysteme

Bei Bedarf lässt sich Smartwire-DT auch an unterschiedliche Kommunikationssysteme anbinden. Im Steinbruch Mundelsheim sind die Vor-Ort-Taster, Not-Aus-Geräte oder Drehzahlwächter über AS-Interface vernetzt, Frequenzumrichter wiederum über CAN. Über passende Gateways sind diese Bussysteme an das Smartwire-DT-Netzwerk in den Schaltschränken der Anlage angeschlossen. Gesteuert wird die Anlage über jeweils eine Kompaktsteuerung XC-152 in der Vorbrechanlage und in der Aufbereitung sowie eine dritte modulare Steuerung (XC 202) in den Puffersilos, die die Prozesse koordiniert. Alle Steuerungen sind mit einander vernetzt: „Damit haben wir die totale Kontrolle bis auf die unterste Ebene der Anlage“, so Hofmann, „auch wenn wir nicht vor Ort im Steinbruch arbeiten.“ Dazu haben Hofmann und Bader die Silo-SPS so programmiert, dass sie alle Produktionsdaten auch per E-Mail verschickt. Darüber werden auch Geschäftsleitung und Vertrieb über die vorhandenen Schotter-Vorräte informiert.