Mit VPN-Router und IIoT-Gateway zur smarten Maschine

Startseite/Fachartikel/Mit VPN-Router und IIoT-Gateway zur smarten Maschine

Mit VPN-Router und IIoT-Gateway zur smarten Maschine

In vielen Bereichen geht es aktuell darum, Bestandsanlagen fit für die Zukunft zu machen. Das gilt auch für die Weinkellerei Carl Jung, die seit mehr als 100 Jahren alkoholfreien Wein und Sekt produziert. Ihre Entalkoholisierungsanlage wurde unter anderem mittels Router und IIoT-Kommunikationstechnik von Wachendorff Prozesstechnik sowie dem KPI-Dashboard des Tochterunternehmens Visualys an die heutigen Produktionsanforderungen angepasst.

01 Die Entalkoholisierungsanlage der Weinkellerei Carl Jung ist älteren Datums, lässt sich aber noch immer wirtschaftlich betreiben. Damit dies auch weiterhin gewährleistet ist, hat Corosys im Rahmen von Retrofit-Maßnahmen die Anlage und den zugehörigen Schaltschrank mit aktuellen Automatisierungskomponenten ausgestattet. So gelingt es, wichtige Daten zu sammeln, auszuwerten und zu visualisieren, um die Produktqualität sicherzustellen, gesetzlichen Anforderungen zu entsprechen und Predictive Maintenance zu betreiben.

Die Rüdesheimer Weinkellerei Carl Jung [1] wurde 1868 als Familienunternehmen gegründet. Von Beginn an war es das Bestreben der Eigner, die Qualität ihrer Produkte zu verbessern und neue Verfahren in der Produktion zu ent­wickeln. Ein Beispiel für den Innovationsgeist des Unter­nehmens ist das Vakuum­Extraktionsverfahren, eine Metho­de zur schonenden Entalkoholisierung von Weinen, die Dr. Carl Jung vor mehr als 100 Jahren erfand. Heute stehen rund um die Produktionsoptimierung industrielles Daten­management und Digitalisierung im Vordergrund. Dazu wird vielfach auf die Zusammenarbeit mit Automatisie­rungsprofis auf diesen Gebieten gesetzt. So sind stabile Kon­nektivität, absolute Datensicherheit auf allen Ebenen und ständige Verfügbarkeit von großer Bedeutung. Unter anderem bezüglich dieser Anforderungen vertraut Carl Jung auf die Firma Corosys [2]. Sie liefert ergänzend zu ihren Maschinen und Anlagen, quasi als Systemintegrator, das System zur Erfassung und maßgeschneiderten Visuali­sierung der Prozessdaten mit. Unter dem Label „Smart Machine“ werden unter anderem Prognosemodelle über den technischen Zustand der Anlagen, zum Beispiel für Predic­tive Maintenance, aber auch für detaillierte und verlässliche Aussagen zum Prozessfortschritt und zur Produktqualität möglich.
Als wichtige Bausteine im technischen Gesamtkonzept greift Corosys dabei auf Router bzw. IIoT-­Kommunikations­ Gateways der Serie Ewon von Wachendorff [3] zurück. Die Visualisierung wichtiger Schlüsselkennzahlen erfolgt vor Ort durch das KPI-­Dashboard von Visualys [4], ein Corpo­rate Start­up der Wachendorff­-Gruppe.

02 Der Schaltschrank ist in Edelstahl ausgeführt. Das ist in der rauen, oft feuchten Umgebung einer Kellerei erforderlich

Technischer Fortschritt in der Kellerei

Damit auch Menschen, die auf Alkohol verzichten, in den Genuss der Rheingauer Weinspezialitäten kommen können, wird seit 1907 mit der „Carl Jung Methode“ (patentiert durch das Kaiserliche Patentamt) auf Schloss Boosenburg in Rüdesheim/R. alkoholfreier Wein produziert. Dieser findet mittlerweile in mehr als 30 Ländern Absatz.

Im Zuge der Modernisierung der Abfüllung (Bild 1) musste sich Carl Jung nach neuen Möglichkeiten umsehen, um den Produktionsprozess effizienter zu gestalten. Für Co­rosys bot sich damit die Gelegenheit, ein automatisches Weinfiltersystem inklusive CIP-­Anlage (Cleaning in Place, also Reinigung vor Ort) für die gesamte Abfüllung umzuset­zen. Dies bezeichnet ein Verfahren, um Produktionsanlagen und Rohrleitungen zu reinigen. Die Anlage wird − ohne vorherige Demontage − im Kreis-­ oder Durchlaufverfahren gereinigt.
Insbesondere die automatische Reinigung, Sterilisation und Validierung des Filtersystems spart Zeit in der Abfüll­vorbereitung und gewährt ein konstant gutes Reinigungser­gebnis. Durch die Überwachung der Druckverluste können blockierte Filterelemente frühzeitig erkannt und gereinigt werden, bevor eine komplette Reinigung notwendig wird.
Bei der CIP-­Anlage bestand die Herausforderung darin, diese auf engem Raum zu installieren. Lauge und Säure werden aus IBC (Intermediate Bulk Containers; große quaderförmige Behälter für flüssige und rieselfähige Stoffe), aufgestellt im Chemikalienlager, automatisch dosiert, bis die gewünschte Konzentration erreicht ist. Dies sorgt für mehr Sicherheit im Umgang mit den Gefahrstoffen. Für den Rei­nigungsablauf gibt es verschiedene Automatikprogramme, die für Flexibilität sorgen. So können die einzelnen Anlagen unabhängig voneinander gereinigt werden. Auch eine auto­matische, zeitgesteuerte Startvorbereitung für den Füllbe­ginn bei Wochenstart wurde realisiert, zum Beispiel nach längerer Standzeit über das Wochenende.

Kundenorientierung im Fokus

Corosys sieht sich als Maschinen-­ bzw. Anlagenbauer, der die spezifischen Anforderungen des jeweiligen Betreibers optimal umsetzt. Dementsprechend werden Hard­- und Software sowie Support und Service, die eng mit der je­weiligen Anlage verknüpft sind, kundenindividuell an die Anforderungen angepasst (Bild 2 und 3).
Außerdem unterstützt das Unternehmen die Betreiber beim effizienten und störungsfreien Betrieb ihrer Anlagen. Dabei werden gerade durch die globale Ausrichtung und den hohen Exportanteil der Carl-­Jung­-Produkte die Anfor­derungen im Bereich der Produktsicherheit und Nachver­folgbarkeit immer anspruchsvoller. Hier leisten die Spezia­listen mit ihrer Smart­-Machine­-Schnittstelle Unterstützung: Die Anlagensteuerung ist über eine verschlüsselte VPN­-Verbindung mit der Corosys­-Customer­-Database verbun­den. Alle Prozess-­ und Maschinendaten werden in einer redundanten Datenbank gespeichert. Für die Konnektivität kommen die VPN­-Router der Serie Ewon Flexy 205 von Wachendorff Prozesstechnik zum Einsatz. Dabei ist der klas­sische Fernzugriff durch die Corosys-­Servicetechniker auf die Anlagen beim Kunden über das Internet auf Steuerun­gen verschiedener Fabrikate obligatorisch und wird seit vielen Jahren erfolgreich eingesetzt. Zugriffe werden hierbei genau protokolliert. Auch die Alarmierung per E­Mail oder SMS wird genutzt.

03 Corosys betreibt Retrofit, baut aber auch komplette Neuanlagen und exportiert diese weltweit. Somit ergeben sich immer wieder neue Situationen rund um das Thema Steuerungstechnik. Bei Carl Jung kommuniziert der Ewon-Router (rot markiert) mit einer Siemens-SPS. Prinzipiell eignet er sich für die Kommunikation mit allen namhaften Steuerungen.

Immer den vollen und geregelten Überblick

Tritt ein Fehler an der Anlage auf, den das Personal vor Ort nicht selbstständig beheben kann, spielt das Smart­ Machine­ Interface seine Vorteile aus: Es dient dazu, die Inbe­triebnahme und Instandhaltung zu unterstützen sowie eine vorausschauende Wartung zu gewährleisten. Voraussetzung dafür ist eine zentrale Erfassung und Aufbereitung der Ma­schinen­ und Anlagendaten. Dazu werden vom Fernwar­tungsrouter Ewon Flexy 205 Daten der Maschine direkt von der SPS erfasst, gespeichert und über sichere Datenschnitt­stellen (Rest API) verschlüsselt übertragen. Der Router bietet innerhalb der Konnektivitäts­-Cloud „Talk2M“ eine Schnittstelle für historische Daten (Data Mailbox) und eine für Aktual­-Daten (M2Web­API). Die Daten werden dann zentral bei Corosys gesammelt und ausgewertet.
Dabei wird mit dem jeweiligen Anlagenbetreiber in einem Servicevertrag festgelegt, welche Daten erfasst werden, wer darauf Zugriff hat und zu welchem Zweck. Es wird zwischen Produktions-­, Service­- und Maschinendaten unterschieden. Entsprechende Rollen, verknüpft mit Zugriffsrechten, wer­den eingerichtet.
Dadurch kann Corosys zum einen optimalen Service und Support für die gelieferten Anlagen bieten und zum anderen dem Anlagenbetreiber aussagekräftige Übersichten zu Pro­duktionsdaten und Status seiner Maschine an die Hand ge­ben. Auch Nachweise über Reinigungszyklen und sonstige Lebensmittel­-Hygiene­-Standards lassen sich dank der Schnittstelle automatisch generieren. So wird beispielsweise die vollautomatische nächtliche Anlagenreinigung bei Carl Jung durch den Smart­-Machine-­Server überwacht und ein täglicher Reinigungsbericht mit allen notwendigen Informa­tionen an den Produktionsleiter gesendet. Gleiches gilt für die Produktion und Überwachung der Druckdifferenzen am Weinfiltersystem.

Der Anlagenbetreiber kann sich über das Internet auf die Bedienoberfläche der Corosys­-Smart­-Support­-Software ver­binden, um sich dort vordefinierte Werte-, Status- und Trend­kurven anzeigen zu lassen. Zudem überwacht die Smart­-Support­-Software die Prozessdaten nahezu in Echtzeit. Im Fall einer Grenzwertverletzung generiert das Alarm­-Manage­ment-­System eine E­Mail und SMS an die Produktionslei­tung und das Corosys-­Supportteam.

KPI-Visualisierung vor Ort

Für den Anlagenbediener und Schichtführer vor Ort spielen diese tiefgehenden Möglichkeiten in der täglichen Routine eine untergeordnete Rolle. Für ihn steht der schnelle und aussagekräftige Überblick auf Schlüsselkennzahlen, die den nächsten Schritt vorgeben, im Vordergrund.
Die Anlagenvisualisierung über HMI oder Panel-­PC kommt dafür aus Kostengründen in der Regel nicht infrage, so auch bei Carl Jung. Die Anzeige erfolgt auf mobilen End­geräten, wie Smartphone und Tablet.
Für die Vor-­Ort­-Visualisierung von Schlüsselkennzahlen kommt das KPI­-Dashboard von Visualys zum Einsatz (Bild 4). Das junge Unternehmen der Wachendorff­-Grup­pe unterstützt seine Kunden mit Beratung und Software­lösungen rund um die Themen Industrie 4.0, Smart Data und IIoT. Dafür, dass sich Corosys für deren KPI­-Dash­board­-Lösung entschieden hat, gab es mehrere Gründe: Über den Visualys­-Online­-Designer lassen sich mit weni­gen Klicks Visualisierungen in modernem Design einrich­ten. Hierfür muss keine Software installiert werden und es sind keine Experten, wie Programmierer oder Designer, notwendig. Zahlreiche Vorlagen führen zu schnellen und professionellen Ergebnissen. Der Zugriff auf die zugrundeliegenden, über die Data-Polling­-Funktion des Ewon­-Rou­ters gesammelten Maschinen-­ bzw. Anlagedaten ist einfach konfigurierbar. Das KPI­-Dashboard von Carl Jung konnte so innerhalb nur einer Stunde anforderungsgerecht umge­setzt werden.

04 Die Visualisierung wichtiger Kennzahlen und Schlüsselwerte erfolgt auf dem KPI-Dashboard von Visualys. Der Zugriff geschieht webbasiert und kann von jedem Endgerät mit Browser weltweit aufgerufen werden.

Fazit

Mit dem Verlauf des Projekts, der Umsetzung der Ideen und letztlich der Qualität der Produkte sind alle Beteiligten, besonders die Bediener, der technische Betriebsleiter und die Geschäftsführung der Carl Jung GmbH, sehr zufrieden. Das Smart­-Machine­-Konzept von Corosys ist aufgegangen.

Helmut Halmburger
Produktmanager Industrielle Kommunikation, Wachendorff Prozesstechnik GmbH & Co. KG, Geisenheim

Literatur:
1 Carl Jung GmbH, Rüdesheim/R.: www.carl-jung.de
2 Corosys GmbH, Hofheim/T.: www.corosys.com
3 Wachendorff Prozesstechnik GmbH & Co. KG, Geisenheim: www.wachendorff-prozesstechnik.de
4 Visualys GmbH, Geisenheim: www.visualys.net

etz 09/2020

2020-10-08T14:28:08+02:00
Nach oben