Das Dock, das „denkt“

„Unsere Anlagen transportieren und dosieren alle denkbaren Arten von Schüttgut“, erklärt Frank Pahl, Entwicklungsleiter bei AZO. Das reiche von Milchpulver und Zutaten für Babynahrung über Pharmazeutika und Waschmittel bis hin zu unterschiedlichen Kunststoffen und Pigmenten etwa für die Nasslackherstellung. Dabei befänden sich in einer Handvoll Mehl mehr Teilchen als Kiesel auf einem ganzen LKW. Beim Kunststoffhandling könne das berüchtigte Engelshaar entstehen, höhere Mahlgrade und feinere Pulver mit kleineren Partikeln in Kosmetik und Pharmazie erforderten intelligente Lösungen.

Produktreinheit und Mitarbeiterschutz

Dabei seien Produktreinheit und Schutz der Mitarbeiter für Chemie-, Pharma- und Lebensmittelhersteller oberste Gebote. „Kreuzkontamination und Freisetzung von Stäuben sind zu vermeiden“, so Pahl. Beim Handling der Schüttgüter können Stäube etwa durch allergieverursachende Lebensmittel zur Gesundheitsgefahr fürs Bedienpersonal werden. Auch auf Explosionsschutz ist zu achten. Unterschiedliche Gebinde für Transport und Handling der Schüttgüter wie etwa Big Bags, Fässer, Säcke und mobile Container erfordern unterschiedliche Anlagendesigns. Flexibilität ist gefragt.

„Damit das Produkt dort bleibt, wo es hingehört, in Zielbehälter und Dosierorgan, müssen beide vor dem Andocken geschlossen sein“, betont Pahl. Klingt einfach, ist es aber nicht. „Insbesondere aus dem Fallrohr des Dosierorgans dürfen vor dem An- und nach dem Entkoppeln keine darin anhaftenden Produkte herausfallen und den Fußboden verschmutzen beziehungsweise Staub in die Umgebungsluft abgeben.“

Hermetisch verschlossen

Dafür hat AZO das CleanDock entwickelt. Vor und nach dem Befüllen bleiben Dosierorgan und Container hermetisch verschlossen. „Während einige am Markt verfügbare Doppelkegelsysteme die Verschleppungsfreiheit nicht konsequent einhalten, ist diese beim CleanDock durch die Linienberührung der am Dichtvorgang beteiligten Bauteile stets gewährleistet“, so Pahl. Mit dieser im CleanDock verwendeten Technologie platziert sich AZO ganz bewusst zwischen klassischen Andocksystemen und den aus der Pharmazie bekannten Containmentsystemen, wie z.B. Splitvalves.

Mit dem langjährigen Automatisierungspartner Festo entwickelte AZO das CleanDock in Richtung schnelle Inbetriebnahme, Fehlerreduktion und mehr Sicherheit beim Abfüllen weiter. Eine dezentrale Steuerung in Form der CPX-CEC von Festo in Verbindung mit den Ventilinseln CPX/MPA lässt das CleanDock „mitdenken“ und steuert die pneumatischen Antriebe an.

Sicheres Andocken

Das Andocken des Aktivteils am Passivteil erfolgt mittels pneumatischer Linearantriebe von Festo. Genauso wie das Öffnen und Schließen des Kegelverschlusses im Aktivteil zum Befüllen des Zielgefäßes sowie die Verriegelung und das Festspannen des Aktiv- und Passivteils. Ein pneumatischer Klopfer dient zum Lösen von möglichen festsitzenden Schüttgutresten im Dosierorgan.

„Schüttgutanlagen lagern in Silos teils 80 Rohstoffe und mehr“, erklärt Frank Pahl. „Die bislang höchste Anzahl von uns in einer Anlage verbauten CleanDocks beläuft sich auf rund 60 Stück.“ Bei so vielen Abfüllstationen konnte der Programmier- und Inbetriebnahmeaufwand hoch sein. Auch die Fehlerwahrscheinlichkeit stieg mit zunehmender Anzahl der über das Prozessleitsystem gesteuerten Einheiten. „Die dezentrale Steuerung des CleanDock beschleunigt die Inbetriebnahme einer Anlage und senkt das Fehlerrisiko“, so Pahl. „Das Prozessleitsystem gibt lediglich den Befehl zum An- und Abdocken. Sämtliche Detailvorgänge übernimmt das CleanDock selbst. Programmierer brauchen sich vor Ort bei der Inbetriebnahme nicht mehr um diese Detailabläufe kümmern.“

Modular, flexibel, zukunftsweisend

Das modulare elektrische Terminal CPX von Festo mit integrierter Steuerung CEC und Ventilinsel MPA bildet eine einheitliche Schnittstelle für die dezentrale Intelligenz und ermöglicht die Komplettsteuerung von Maschinen oder komplexeren Subsystemen. Als Automatisierungsplattform für Elektrik und Pneumatik bindet sie pneumatische und elektrische Steuerketten einfach, schnell und flexibel an unterschiedliche Automatisierungssysteme und firmenspezifische Standards an. Die Konfiguration des Gesamtsystems erfolgt einfach über CODESYS. Schnittstellen werden reduziert, Engineering und Handling vereinfachen sich, die Zuverlässigkeit von Maschinen und Anlagen wird erhöht.

Ein weiterer wesentlicher Punkt ist die Modularität von Anlagen: Immer häufiger verteilt sich die Automatisierung auf einzelne Anlagenmodule. Die Prozessleitebene gibt lediglich den Takt vor. Während das Prozessleitsystem eine Funktion abruft, braucht sie die dafür hinterlegten Prozessschritte nicht im Einzelnen zu kennen. Darum kümmern sich intelligente Module, wie bei AZO die CPX-CEC mit Ventilinsel MPA.

Gemeinsam in eine modulare Zukunft

Was AZO gemeinsam mit Festo umgesetzt hat, folgt der Empfehlung von NAMUR/ZVEI, Anlagenbauern und -betreibern sowie Forschungseinrichtungen. Durch die dezentrale, komplette Automatisierung der einzelnen Module reduziert sich die Komplexität. Für Anlagenbetreiber verkürzt sich damit die Time-to-Market. Auch lassen sich einzelne Module lagerhaltig produzieren und mit einem überschaubaren Aufwand anpassen. Anlagen lassen sich einfach durch zusätzliche Module erweitern und so lässt sich deren Flexibilität erhöhen. Festo ist einer der Automatisierungsexperten, die das Thema Modularität mit Produkten und Lösungen immer weiterentwickeln.