Modernisierung Her mit dem Schotter: Kieswerk fördert jetzt mit SPS & Co.

Redakteur: Sariana Kunze

Sand und Kies werden im sogenannten Splittwerk des Iffezheimer Kieswerks veredelt – und das seit über 100 Jahren. Um die Produktivität des lastabhängigen Betriebs zu steigern, wurde nun mit Automatisierungstechnik umfangreich modernisiert. Jetzt ist eine vorbeugende Wartung sowie gezielte Ferndiagnose möglich.

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Kies und Sand werden seit über 100 Jahren in Iffezheim gefördert und veredelt. Dank SPS und Co steigt jetzt auch die Produktivität.
Kies und Sand werden seit über 100 Jahren in Iffezheim gefördert und veredelt. Dank SPS und Co steigt jetzt auch die Produktivität.
(Bild: Peter Obenaus/Eaton)

Ein großer Schwimmgreifer fördert aus einem Baggersee in Iffezheim, Baden-Württemberg, Sande und Kiese im Nassschnittverfahren. Das Rohmaterial des Grubenkieses gelangt im Anschluss in groben Bestandteilen in ein Splittwerk, um dort verschiedenen Veredelungsstufen zugeführt zu werden. Von drei Kegelbrechern mit bis zu 160 t/h wird das Material zerkleinert, sortiert und gewaschen. Wenn dann die Edelsplittfraktionen sowie der Edelbrechsand fertig bearbeitet sind, finden sie ihren Einsatz in Asphalt oder als Vorsatzsplitt.

Die Steuerung des Splittwerks basierte in der Vergangenheit auf konventioneller Schütztechnik. Eine SPS kam noch nicht zum Einsatz. Im Zuge umfangreicher Modernisierungsmaßnahmen entschloss sich der Betreiber, die Automatisierungs- und Antriebstechnik auf den aktuellen Stand der Technik zu bringen, um die Produktivität der Anlage zu steigern. Mit diesem Projekt beauftragte er Weingärtner, ein Spezialist für Elektroanlagen, Schaltschrankbau und Automatisierungs- und Antriebstechnik. „Für uns bestand die Herausforderung darin, mit einem überschaubaren Budget eine Lösung zu realisieren, die dem Betreiber die Chance gibt, einen detaillierten Blick in die Anlage zu werfen und den Betrieb an die Auslastung anzupassen“, erläutert Philipp Fels, bei Weingärtner verantwortlich für die Modernisierung des Kieswerks. „Zudem war der Zeitdruck nicht unerheblich, denn der Projektplan sah vor, dass wir nur etwa vier Wochen während der Winterreparatur hatten, um die komplette Elektrik zu erneuern.“ Daher sollten der Leitstand und die Schaltschränke vorab in einen Container eingebaut und mit diesem angeliefert werden. Als Solution Partner in Eatons EMEA-weitem Verbund entschied sich Weingärtner, das Projekt mit Eaton-Technologie umzusetzen.

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30 Prozent Verdrahtungsaufwand sparen

Ein von Weingärtner konzipiertes System setzt für den Leitstand auf das schlanke, lüfterlose Touchpanel XP500, eine HMI-Lösung mit kapazitiver Multitouch-Technologie. In der 21,5“-Ausführung übernimmt das Touchpanel von Eaton die Darstellung der übergeordneten Prozesse in der Anlage. Zur Steuerung der Prozesse kommt ein Netzwerk aus Kompaktsteuerungen zum Einsatz, die Weingärtner mit Codesys 3.5 programmiert hat. Die komplette Visualisierung der Anlage konnte laut Fels mit Eatons Software Galileo Version 10 einfach und schnell umgesetzt werden.

Der Antriebstechnik kommt im Splittwerk eine besondere Bedeutung zu, denn sie hat einen maßgeblichen Einfluss auf die Effizienz und Produktivität des Betriebs. Die Motoransteuerung der Förder- und Dosierbänder übernehmen die Drehzahlstarter Power-XL DE1 von Eaton. Sie lassen sich einfach handhaben und sind zuverlässig wie ein Motorstarter, bieten aber gleichzeitig die Möglichkeit der variablen Drehzahlregelung wie ein Frequenzumrichter. Für Weingärtner stellen sie damit eine gute Lösung für Anwendungen dar, die nur eine begrenzte Funktionalität, aber eine variable Drehzahl erfordern. Für anspruchsvollere Applikationen, wie die Siebmaschine, Schwallwasserpumpen, Sandschnecken und Förderschnecken zur Mengendosierung kommen die Frequenzumrichter DA1 zum Einsatz, die sich durch eine hohe Leistungsfähigkeit in Bezug auf Motorregelung und Modularität auszeichnen. Darüber hinaus ist die Anlage mit rund 70 PKE Motorschutzschaltern mit elektronischem Weitbereichsüberlastschutz ausgerüstet, die den sicheren Direktstart der Antriebe ermöglichen. Mit dem intelligenten Verbindungssystem Smartwire-DT ließen sich alle wesentlichen Komponenten schnell verdrahten, ohne Steuerverdrahtung, dezentrale E/A-Ebene und Adressierung. „Beim Aufbau der Schaltschränke haben wir im Vergleich zu herkömmlicher Technik rund 30 Prozent an Zeit für die Verdrahtung gespart“, schätzt Fels. Doch Smartwire-DT bringt gerade im Zusammenspiel mit Motorstarterkombinationen basierend auf dem PKE noch einen weiteren Vorteil: Es lassen sich direkt alle Schaltzustände und Statusmeldungen, die bisher die aufwändige Installation zusätzlicher Geräte erforderten, an die Steuerung übermitteln. Dazu zählen die Informationen zur Schaltstellung des Schützes und Motorschutzschalters, der eingestellte Nennstrom und Trägheitsgrad, Motorstrom und thermische Motorauslastung. Zudem stehen Diagnosefunktionen hinsichtlich Überstrom bzw. Kurzschluss, Überlast und Phasenausfall zur Verfügung.

Mit Vernetzung alle Antriebe überwachen

Für das Splittwerk bedeuten diese Funktionen, dass sich die Lastsituation der Motoren ohne Zusatzaufwand einfach erfassen, bewerten und analysieren lässt. Löst ein Motorschutzschalter aus, so ist das Personal umgehend darüber informiert, dass dieser z.B. aufgrund von Überlast ausgelöst hat. Anstelle des Versuchs, direkt wieder unter vollem Risiko einzuschalten, kann der zuständige Mitarbeiter gezielt nachsehen, ob sich etwa Material auf dem Förderband verklemmt hat. Darüber hinaus weisen ansteigende Stromwerte unter Umständen auf Verschleiß hin, sodass die Möglichkeit besteht, entsprechende Wartungsarbeiten im Vorfeld zu planen. Damit kann unter Umständen ein Auslösen des Schutzschalters und der damit verbundene Ausfall des Antriebs verhindert werden. „Jeder Antrieb in Iffezheim wird mit Smartwire-DT überwacht, sodass uns über das thermische Motorabbild Informationen zur Auslastung vorliegen“, erklärt Fels. So ermöglicht das System z.B. ein schonendes Anfahren der Anlage mit einer geringen Produktionsmenge im kalten Zustand, und ein Hochfahren auf Volllast, erst wenn die Betriebstemperatur erreicht ist. In einem Splittwerk stellt das Aufgabegut ein natürlich schwankendes Rohgut dar, was sich in seiner Zusammensetzung permanent ändert. Daher ist es jeder Zeit möglich, dass die Beaufschlagung von Einzelanlagen variiert. Wird z.B. deutlich gröberes Material in den ersten Brecher gegeben, dann wird auch das Endprodukt deutlich gröber ausfallen. Die nach der Brecherei nachgeschalteten Maschinen, die die Grobkomponenten klassieren und abfördern, werden stärker befüllt und belastet, die für die feinen Fraktionen weniger. Ändert sich das Aufgabegut jedoch, so geht dies mit einer Änderung der Auslastung der Folgemaschinen einher. Hier ist dann eine lastabhängige Steuerung entscheidend.

Eine lastabhängige Steuerung ist entscheidend

Über die permanente Ermittlung der Belastung der Einzelmaschine entscheidet die Steuerung, welche Komponente aktuell den Flaschenhals darstellt, und richtet die Leistung des gesamten Werkes auf diese Einheit aus. Wenige Minuten später kann es eine andere Anlage sein, die im Gesamtkontext des Splittwerkes an ihre Auslastungsgrenzen kommt. Dann kann jetzt nach dessen optimaler Auslastung nachreguliert werden. Auf diese Weise schafft es die neue Steuerung, das Splittwerk trotz schwankender Bedingungen im optimalen Betrieb zu fahren. Durch das Modernisierungs-Projekt konnte Weingärtner im Splittwerk in Iffezheim unerwartete Stillstände reduzieren und die Produktivität des Kieswerkes steigern.

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