Productielijn bij Wieger Ketellapper

Onlangs is bij Wieger Ketellapper - bekend van ontbijtkoek - een geheel nieuwe installatie geplaatst. De inbedrijfstelling vond begin 2000 plaats. De verantwoordelijke aannemers waren:

• Mechanisch: Ashworth Jonge Poerink uit Borne
• Elektrotechnisch: Beckmann Elektrotechniek uit Enschede
• Software-engineering: Westendorp Industriële Automatisering in samenwerking met Beckmann Elektrotechniek.

De mechanische installatie omvat kort samengevat de volgende onderdelen:

• transport van bakblikken met zojuist gebakken koeken en transport van lege bakblikken, terug naar de oveninvoer
• transport van de koeken naar een geconditioneerd opslagsysteem
• het geconditioneerde opslagsysteem dat plaats biedt aan ca. 2400 koeken
• transport van de koeken naar de snijafdeling

De genoemde transportsystemen ten behoeve van de koeken (ca. 200 x 60 cm.!) bestaan hoofdzakelijk uit:

• rollenbanen, kettingbanen en transportbanden
• kantelaars, draaitafels
• liften

De gehele besturingsinstallatie is opgebouwd met Siemens PLC´s - type Simatic S7-300 en S7-400 - die onderling zijn verbonden met twee Siemens Profibus netwerken. Aan de top van de hiërarchie bevindt zich een SCADA station, gebaseerd op Wonderware Intouch. Een overzicht:

• 3x Siemens 315-2DP PLC´s, voor de transportsystemen
• 2x Siemens 413-2DP PLC´s - in multiprocessor bedrijf - voor het transport en voor taken ten aanzien van de productieplanning
• een SCADA werkstation (Intouch) ten behoeve van de productieplanning en storingregistratie
• een Profibus FMS netwerk, voor analoge data ten aanzien van de productieplanning
• een Profibus DP netwerk ten behoeve van de decentrale periferie
• 13x Siemens operator panelen, type OP7
• 2x Siemens operator panelen, type TP27 (´touchpanel´)

De besturingsinstallatie bij Wieger Ketellapper bevat een aantal technische aspecten die we er in deze beschrijving graag even uit willen lichten:

Alle PLC´s en het SCADA station zijn via een Profibus FMS netwerk met elkaar verbonden. Daarnaast hebben alle PLC´s ook een eigen Profibus DP netwerk voor de decentrale periferie in het veld, voor de operator panelen en voor de positioneersystemen (frequentieregelaars met encoder terugkoppeling). Er is gekozen voor een apart Profibus FMS systeem omdat er tussen de PLC´s en het SCADA station relatief veel analoge data moet worden uitgewisseld.

Bij multiprocessor bedrijf zijn twee CPU´s in één PLC-rek opgenomen die - al dan niet gezamenlijk - de onderliggende I/O aansturen.
Waarom multiprocessor bedrijf?
Er zijn twee complexe programma´s in het systeem die direct met elkaar moeten communiceren. Er is een programma voor de mechanische besturing van het transportsysteem inclusief positioneringen en plaatsbepalingen in de geconditioneerde opslag. En er is een programma actief dat zorg draagt voor de afhandeling van de productieplanning.
Tussen deze twee programma´s is een continue data afhandeling gaande omdat het transport afhankelijk is van de planning - in verband met onder andere de plaatsbepaling in de opslag - en andersom is deze planning weer afhankelijk van het transportsysteem ten aanzien van productie-uitval, storingen en overige onvoorziene omstandigheden.
Met name de besturing van het transportsysteem moet over een zeer korte reactietijd - en dus cyclustijd - beschikken, wat niet mogelijk zou zijn geweest bij een PLC systeem met één enkele processor.

Graph 7 is een softwarepakket van Siemens waarmee op eenvoudige wijze een stappenprogramma kan worden geprogrammeerd. Het voordeel van Graph 7 is dat de software overzichtelijk en gestructureerd is.

Met name sequentiële afloopbesturingen lenen zich bijzonder goed voor het gebruik van een stappenprogramma. Bij Wieger Ketellapper is dit het geval bij bepaalde onderdelen van de diverse transportsystemen.

Voor de dikte meting van de koeken is een analoge fotocel gebruikt. Deze analoge fotocel geeft aan de hand van een gemeten afstand een analoog signaal af van 4 tot 20 mA. Het analoge signaal wordt in de software omgezet in een bepaalde dikte in millimeters.
De dikte van de koek moet bekend zijn, omdat er verschillende koeken zijn die gekanteld moet worden waarbij de koek ingeklemd wordt, en daarbij uiteraard niet mag worden geplet.

Bij Wieger Ketellapper wordt de koek nadat deze uit een bakblik is gehaald op een roestvast stalen matras gelegd. Dit gebeurt door de koek en de matras boven elkaar te laten lopen waarbij de koek vervolgens op de matras komt te liggen. Om productvervorming te voorkomen moeten de matras en de koek exact gelijk lopen. Dit wordt gerealiseerd door twee frequentie regelaars met encoder terugkoppeling, voorzien van gelijkloopregeling. De frequentie regelaars worden via het Profibus netwerk aangestuurd.

In de geconditioneerde ruimte bevindt zich een opslagsysteem dat uit 32 banen bestaat (2 rijen met elk 16 banen boven elkaar). Elke baan kan maximaal 76 koeken bevatten. De koeken wordt door middel van in totaal vier liften naar een betreffende baan getransporteerd en er bij de uitvoer weer uitgehaald.
De frequentie geregelde liftmotoren - voorzien van encoders - worden via het Profibus netwerk aangestuurd. Hiertoe zijn de frequentie regelaars voorzien van een speciale positioneermodule.

Westendorp Industriële Automatisering was verantwoordelijk voor ca. 80% van de software die noodzakelijk was voor alle transportsystemen.