Brezelbäckerei setzt auf Frequenzumrichter mit sicherem Stopp und Profibus-Schnittstelle

Schmackhafter Dauerbrenner

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Bei einem Not-Aus müssen vor allem die Mitarbeiter geschützt werden. So auch bei der Brezelbäckerei Huober, die in einer ihrer Produktionslinien den Gärraum umbaute und modernisierte. Die sichere Impulssperre der FC-302-Frequenzumrichter verhindert eine Drehbewegung des Motors, obwohl hohe Spannungen an den Motorklemmen anliegen können. Die eingesetzten Frequenzumrichter müssen zudem Temperaturen von 45 °C widerstehen.

Jeder kennt sie, jeder genießt sie – die Brezel. 1950 als 1. Württembergische Brezelfabrik Erdmannhausen bei Marbach am Neckar gegründet, verfügt die Huober Brezel GmbH & Co. über eine mehr als 50-jährige Erfahrung bei der Herstellung des Dauerbrenners. Neben hochwertigen Zutaten aus ökologischem Anbau, ausgereiften Rezepturen und dem persönlichen Einsatz aller Mitarbeiter spielt dabei auch moderne Antriebstechnologie eine Rolle, denn in den Back- und Gärlinien kommen Frequenzumrichter von Danfoss sowie Sicherheitstechnik der Pilz GmbH & Co. KG aus Ostfildern zum Einsatz. Etwa vier Millionen Knusperbrezeln pro Tag erfordern eine gewisse Automatisierung der Abläufe, auch wenn Huober seine Kunden vor allem mit der Qualität der Produkte überzeugen will. Früher noch von Hand geschlungen, werden die Brezeln heute gestanzt – und nicht, wie sonst üblich, gepresst. Im Gärkanal gehen die Brezeln vor dem Backen auf und nehmen an Volumen zu. Anschließend durchlaufen sie das kalte Natronlaugebad, werden mit Hagelsalz be-streut und knusprig gebacken.

Um den steigenden Anforderungen des Marktes gerecht zu werden, müssen auch die Gär- und Backofenlinien angepasst und modernisiert werden. Diese Arbeit übernimmt Arne Lichtenknecker vom Huober-Technikteam, der die Anlage von elektrischer Seite plant. Unterstützt wird er von Martin Trautwein von der Elektrotechnik + Automation Ulrich Brodbeck GmbH, spezialisiert auf die Automatisierung und Danfoss-Systempartner. So auch bei der Modernisierung und dem Umbau des Gärraums in einer der Produktionslinien.
In den Gärraum kommen die frisch aus dem Teig ausgestanzten und von der sie umgebenden Teigmasse getrennten Brezeln. Auf der 75 m langen Bahn haben sie mehrere Minuten Zeit zu gehen und eine Haut zu bilden, die das Eindringen der Natronlauge im anschließenden Prozess-Schritt vor dem Backen wirksam verhindert. So bleibt die Lauge auf die Oberfläche begrenzt und sorgt für das typische Aussehen des Gebäcks.
Gärprozess nicht unterbrechen
Für die neue Gärlinie wünschte sich Lichtenknecker eine hohe Betriebssicherheit des gesamten Systems. Aufgrund der großen Bedeutung des Gärprozesses für die Qualität des Endprodukts darf der Prozess selber nicht unterbrochen werden. Daher galt es, eine einfache und schnelle Handhabung bei Inbetriebnahme und Service zu erreichen. Denn im Fehlerfall muss ein ‚sicherer Stopp’ bei Not-Aus oder beim Öffnen der Türen des Gärtunnels den optimalen Schutz der Mitarbeiter gewährleisten. Daneben stellten aber auch die Temperaturen – in der Umgebung des Gärtunnels sind dies 45 °C – erhöhte Anforderungen an die Elektronik der eingesetzten Frequenzumrichter.
Bei der Auswahl der Antriebstechnik entschied sich Huober für die VLT-Automation-Drive-Frequenzumrichter von Danfoss. Der modulare FC 302 besitzt wie alle VLT-Umrichter auch integrierte EMV-Filter und Zwischenkreisdrosseln. Zur Kommunikation mit der Außenwelt stehen eine USB- und eine RS485-Schnittstelle zur Verfügung. Über diese Schnittstellen kann mittels der Konfigurations- und Parametrierungssoftware MCT 10 ein PC oder Laptop direkt oder über einen Schnittstellenwandler (an der RS485) angeschlossen werden, was die Inbetriebnahme vereinfacht und beschleunigt. Alternativ lassen sich mittels Modulen verschiedene Feldbusschnittstellen integrieren.
Für die VLT-Frequenzumrichter sprachen vor allem die guten Erfahrungen, die Lichtenknecker gemacht hat – auch hinsichtlich der Betreuung und schnellen Reaktion im Fehlerfall durch die Danfoss-Partnerfirma Brodbeck. So sind bereits seit mehr als 10 Jahren Danfoss-Produkte in den verschiedenen Gär- und Backlinien im Einsatz – bisher mit nur einem Ausfall in der gesamten Zeit. Die Frequenzumrichter zeichnen sich nach Angaben von Huober vor allem durch eine schnelle Inbetriebnahme, universelle Einsatzmöglichkeiten sowie ausreichende I/O-Schnittstellen aus. Zudem sind die Geräte mit Bremschopper lieferbar und es lassen sich Bremswiderstände anschließen. Bei der vorgestellten Lösung spielen zusätzlich die Zuverlässigkeit und Einsatzmöglichkeit bei hohen Umgebungstemperaturen sowie die kleinen Baumaße des FC 302 eine wichtige Rolle.
Transportband sicher im Griff
Die Danfoss-Frequenzumrichter kommen nicht nur im hier beschriebenen Gärtunnel zum Einsatz – Huober setzt sie auch im Bereich der Öfen, bei weiteren Gärkanälen und bei den Verpackungsmaschinen ein. Die automatische Motoranpassung (AMA) erleichtert das. Diese universelle Einsatzmöglichkeit reduziert den Schulungsaufwand für die Bediener. Zusätzlich wird die Ersatzteilhaltung erleichtert.
Im Gärtunnel kommen heute VLT-Automation-Drive-FC-302-Umrichter mit sicherem Stopp und Profibus-Schnittstelle zum Einsatz. Eine SPS, die ebenfalls mit der Hauptmaschine verbunden ist, gibt die Signale an die angeschlossenen Frequenzumrichter weiter. Diese steuern dann in Abhängigkeit von Gärzeit und Bedarf die angeschlossenen Motoren.
Sollten die Türen des Gärtunnels geöffnet oder der Not-Aus-Schalter betätigt werden, setzt Lichtenknecker auf eine Kombination aus den Pilz-Sicherheitskomponenten Pnoz und dem VLT-Automation-Drive FC 302 mit sicherem Stopp, um eine weitere Bewegung der Transportbänder im Gärtunnel zu verhindern und die Mitarbeiter vor Schaden zu bewahren. Das Abschalten der Antriebsenergie erfolgt über eine sichere Impulssperre des Wechselrichters des FC 302. Hierbei wird über einen nur für diese Funktion vorgesehenen Digitaleingang (Klemme 37) die Versorgungsspannung der Ansteuersignale für die Wechselrichter-Endstufe weggeschaltet. Gleichzeitig wird die Ansteuerung intern auf ‚Freilauf’ gesetzt und muss vor einem Neustart quittiert werden. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die endgültige Abschaltung der Antriebsenergie nach dem Stillstand nicht gleichzeitig eine Trennung von der Energieversorgung bedeutet. Die sichere Impulssperre verhindert aber die Drehbewegung des Motors, obwohl hohe Spannungen an den Motorklemmen anliegen können.
Die Ansteuerung des Signaleingangs muss über Sicherheitsbausteine erfolgen, die diesen Anforderungen entsprechen. Dazu bieten sich die Pnoz-Bauteile von Pilz an. Beide Hersteller, Danfoss und Pilz, kooperieren deswegen. Die eingesetzte Gesamtlösung, bestehend aus dem Pnoz-Sicherheitsbaustein zur Auswertung und dem FC 302 mit sicherem Stopp, lässt im Vergleich zur klassischen Potentialtrennung mit Netzschützen recht einfach das Zusammenfassen einzelner Antriebe gemäß ihrer funktionalen Anlagenzugehörigkeit in Stopp-Gruppen zu. Damit kann der Anwender diesen sicheren Zustand nur auf bestimmte Bereiche beschränken.
Vorteilhaft ist auch, dass bei häufigerem Auslösen der Schutzfunktion nicht auf die Be- und Entladezeit des Frequenzumrichter-Zwischenkreises Rücksicht genommen werden muss. Damit lässt sich sogar eine höhere Anlagenverfügbarkeit erreichen. Kennzeichen der Lösung bei Huober sind damit Zuverlässigkeit und Sicherheit in der Anwendung, bei einfacher Inbetriebnahme und Bedienung. Weitere Anlagen sollen nun ebenfalls umgerüstet und modernisiert werden.
Frequenzumrichter FC 302 KEM 541
Funktion “Sicherer Stopp“ KEM 542
Danfoss allgemein KEM 543
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