Effi­zi­en­te Anla­gen­per­for­mance mit­tels zen­tra­li­sier­ter Druckluftsteuerung

Zum Port­fo­lio des Fami­li­en­un­ter­neh­mens Weid­mül­ler gehö­ren unter ande­rem web­ba­sier­te KI-Anwen­dun­gen im Sin­ne der Digi­ta­li­sie­rung genau­so wie Kom­po­nen­ten für die Gerä­te­her­stel­lung sowie den Schalt­schrank­bau. Das Unter­neh­men benö­tigt für sei­ne fünf Druck­luft­net­ze künf­tig nur noch eine Steue­rung. Über die air­tel­li­gence pro­vis 3 von Boge las­sen sich sämt­li­che Infor­ma­tio­nen über­sicht­lich anzei­gen. Alle Kom­po­nen­ten kön­nen indi­vi­du­ell gere­gelt und Druck­bän­der nach Bedarf ver­än­dert wer­den. So konn­te Weid­mül­ler sein Moni­to­ring opti­mie­ren und die Effi­zi­enz mess­bar steigern.

Druck­luft wird im Unter­neh­men für Mon­ta­ge­pro­zes­se, als Pro­zess- und Steu­er­luft sowie in der Gal­va­no­tech­nik benö­tigt. Dazu hat Weid­mül­ler fünf sepa­ra­te Druck­luft­net­ze instal­liert, in die jeweils bis zu sie­ben Kom­pres­so­ren und wei­te­re Kom­po­nen­ten inte­griert sind. Über­wie­gend setzt das Unter­neh­men auf Kom­pres­so­ren von Boge, hat aber zusätz­lich auch Druck­luft­er­zeu­ger ande­rer Her­stel­ler im Ein­satz. Die Maschi­nen decken einen gro­ßen Leis­tungs­be­reich inner­halb eines Druck­ban­des von 7 bis 8 bar ab. In den letz­ten Jah­ren wur­den die grö­ße­ren Net­ze über eine Ein­zel­steue­rung gere­gelt, die klei­ne­ren über eine Kas­ka­den­re­ge­lung mit­hil­fe von Druck­sen­so­ren. Anfor­de­run­gen sei­tens Weid­mül­ler an den Her­stel­ler von Indus­trie-Kom­pres­so­ren und Druck­luft­sys­te­men waren unter ande­rem die Redu­zie­rung von Leer­läu­fen und eine damit ver­bun­de­ne Stei­ge­rung der Effi­zi­enz. Betriebs­druck und Strom­ver­brauch soll­ten eben­falls ver­rin­gert werden.

Zusätz­lich zu den bereits vor­han­de­nen Boge-Kom­pres­so­ren S 150, S 20, S 15 und S 29–2 sind zwei S 90–4, eine S 60–3 und eine S 40–3 im Ein­satz, die mit der Steue­rung focus con­trol 2.0 aus­ge­stat­tet sind. „Wir kön­nen Tem­pe­ra­tur, Sys­tem­druck, Netz­druck und die Betriebs­zu­stän­de direkt an die­sen Maschi­nen aus­le­sen“, sagt Jens Mühl­bau­er, Pro­jekt­ver­ant­wort­li­cher bei Weid­mül­ler. „Das ist bereits ein gro­ßer Vor­teil gegen­über älte­ren Sys­te­men, die meist nur Aus­kunft über Stö­rung, Last und Leer­lauf geben sowie den Ein/Aus-Zustand anzei­gen.“ Mit der air­tel­li­gence pro­vis 3 geht Weid­mül­ler noch einen Schritt wei­ter. Funk­ti­ons­wei­se und Betrieb der Ver­bund­steue­rung wur­den zunächst in einem Feld­test geprüft. Die­ser fiel so posi­tiv aus, dass sich Weid­mül­ler für die Instal­la­ti­on ent­schied. Die neue Steue­rung ist abwärts­kom­pa­ti­bel und bin­det über das Mod­bus-Inter­face-Modul 2.0 sämt­li­che Model­le pro­blem­los ein. Dar­über hin­aus ermög­licht die air­tel­li­gence pro­vis 3 mit dem Open-Platform-Communications-Unified-Architecture(OPC UA)-Standard eine siche­re Kom­mu­ni­ka­ti­on mit über­ge­ord­ne­ten Sys­te­men wie zum Bei­spiel einer Leit­war­te oder Ener­gie­ma­nage­ment­sys­te­men, basie­rend auf der Com­pa­n­ion-Spe­zi­fi­ka­ti­on OPC 40250–1 Com­pres­sed Air Sys­tems – Main Con­trol Sys­tem. Damit nutzt Weid­mül­ler nun eine zen­tra­le Steue­rung für sämt­li­che Kom­po­nen­ten aus den fünf Druckluftnetzen.

Die Steue­rung ist auf einem leis­tungs­star­ken Indus­trie-PC instal­liert und in einen Schalt­schrank inte­griert. Von den ein­zel­nen Net­zen aus erfolgt die Anbin­dung an die neue Steue­rung jeweils über ein ein­zi­ges Patch-Kabel. Inner­halb des Net­zes wer­den die Signa­le der Steue­rung über soge­nann­te Ether­net-Swit­che an die ein­zel­nen Kom­pres­so­ren ver­teilt. Die Steue­rung wählt auto­ma­tisch die opti­ma­le Kom­pres­sor­kom­bi­na­ti­on und opti­miert Last- sowie Leer­lauf­zei­ten. Eine vari­ie­ren­de Druck­luft­er­zeu­gung in unter­schied­li­chen Schich­ten lässt sich so abfan­gen. Über­ver­dich­tung kann ver­mie­den wer­den. Das Ener­gie­ma­nage­ment der air­tel­li­gence pro­vis 3 beinhal­tet unter ande­rem die Fest­le­gung von Maschi­nen­prio­ri­tä­ten. So ist zum Bei­spiel ein 90-Kilo­watt-Kom­pres­sor in Vor­rang geschal­tet. Er ver­sorgt die gesam­te Gal­va­nik von Weid­mül­ler sowohl mit Druck­luft als auch mit Wär­me und muss daher dau­er­haft in Betrieb sein. Die gesam­te Steue­rung wur­de auf Effi­zi­enz­op­ti­mie­rung pro­gram­miert. Dazu wird regel­mä­ßig der erzeug­te Volu­men­strom analysiert.

Der Anwen­der erhält auto­ma­tisch einen Hin­weis, wenn die ein­ge­bun­de­nen Maschi­nen gewar­tet wer­den müs­sen, kann War­tungs­in­ter­val­le zusam­men­le­gen und den Betrieb opti­mie­ren. Das wirkt sich posi­tiv auf die Lauf­zeit der Maschi­nen aus. Die air­tel­li­gence pro­vis 3 bie­tet eine anschau­li­che Über­sicht über alle Net­ze. So sind bei­spiels­wei­se die Betriebs­stun­den direkt ersicht­lich. „Man hat die Aus­las­tung, den momen­ta­nen Strom­ver­brauch und die Lie­fer­men­gen der ein­zel­nen Anla­gen immer im Blick“, so Jens Mühl­bau­er, Pro­jekt­ver­ant­wort­li­cher bei Weid­mül­ler. Die Stei­ge­rung der Ener­gie­ef­fi­zi­enz konn­te der Elek­tro­nik­ex­per­te um vier bis fünf Pro­zent erhö­hen. „Das ist bei einer Anla­ge mit 450 Kilo­watt schon eine gan­ze Men­ge“, betont der Pro­jekt­ver­ant­wort­li­che. „Im Ver­gleich zu Sys­te­men, die rein über eine Kas­ka­den­steue­rung oder Druck­schal­ter lau­fen, lässt sich damit eine Ver­bes­se­rung erzie­len – schon dadurch, dass der Druck an Fei­er­ta­gen und nachts über neu defi­nier­te Druck­bän­der abge­senkt wer­den kann.“ Dies kön­ne minüt­lich und für jedes Druck­luft­netz sepa­rat durch­ge­führt wer­den. Die Infor­ma­tio­nen der ein­zel­nen Net­ze und Kom­pres­so­ren las­sen sich auf meh­re­ren End­ge­rä­ten visua­li­sie­ren. Die air­tel­li­gence pro­vis 3 ist belie­big und unbe­grenzt erwei­ter­bar. Soll­ten die ein­zel­nen Druck­luft­sta­tio­nen noch um wei­te­re Kom­po­nen­ten erwei­tert wer­den oder zusätz­li­che Net­ze ent­ste­hen, las­sen sich die­se integrieren.