Hintergrund

Beton ist ein künstlicher Stein, der aus Zement, Sand (oder Kies), Wasser und gegebenenfalls Zusätzen besteht. Variationen in dieser Zusammensetzung ermöglichen die Herstellung verschiedenster Betonarten und Produkte, die im Ingenieursbau genauso Einsatz finden wie im Hochbau oder bei der Gestaltung im Außenbereich. Üblicherweise wird Beton im Transportbetonwerk gemischt und im frischen Zustand mit Fahrmischern auf die Baustelle geliefert. Hierfür liefert unter anderem die Getec Servicegesellschaft große Betonmischanlagen, an denen die Fahrmischer befüllt werden können.

Doch seit einigen Jahren hatte Geschäftsführer Arne Gertgens die Idee, kleinere Anlagen zu realisieren, die zum Beispiel bei Baustoffhändlern aufgestellt werden können. Sie sollten kleine Mengen – ¼ bis 1 Kubikmeter – für Handwerker oder Garten-/Landschaftsbauer produzieren, die ihren Beton nicht selber „manuell“ mischen wollen, sondern in einer hohen Qualität wie aus dem Betonwerk verwenden wollen.

Herausforderung

Dabei wollte Gertgens eine Lösung entwickeln, wie es sie bis dato nicht gab: „Mir schwebte das Prinzip eines Drive-In vor, bei dem der Kunde an der Kasse die gewünschte Menge und die Betonart auswählt, einen Barcode erhält und damit an die Beton-Tankstelle fahren und sein gewünschtes Produkt direkt frisch produziert mitnehmen kann.“ Das würde dem Handwerker nicht nur Zeit sparen, sondern auch eine wesentlich bessere Betonqualität bieten als ein auf der Baustelle selbst zusammengemischter Beton. Dabei schwebte Gertgens eine modulare Anlage vor, denn so unterschiedlich die Einsatzgebiete von Beton sind, so vielfältig ist auch die Zusammensetzung. Der Betreiber des Beton Drive-Ins sollte daher die Möglichkeit haben, Speicher für verschiedene Sandkörnungen oder Zuschläge hinzuzuwählen, um die richtige Auswahl an Beton-Rezepturen für seine Kunden bieten zu können. Dabei sollte die Anlage modular aufgebaut sein, um auch nachträglich problemlos umgerüstet bzw. erweitert werden zu können. Das erforderte ein Automatisierungssystem, das nicht nur den modularen Aufbau der Anlage unterstützt, sondern dessen Steuerung vom Endkunden auch einfach zu bedienen ist.

Lösung

Zur Realisierung dieser Idee holte Arne Gertgens Eaton mit ins Boot – die Produkte des Energiemanagementunternehmens setzte Getec bereits in den Großanlagen ein: „Eaton bietet nicht nur die für ein derartiges Projekt erforderliche Flexibilität, sondern wir erhalten dort auch nahezu alle Automatisierungskomponenten, die wir benötigen“, so Gertgens und ergänzt: „Zudem sind die Eaton-Produkte zuverlässig und jederzeit über den Elektrogroßhandel verfügbar.“ Zu diesem Zweck arbeitet Getec mit Sonepar zusammen – einem Großhändler mit drei zentralen Logistikzentren und mehreren regionalen Lagern in ganz Deutschland, der in der Regel innerhalb von 24 Stunden liefert.Um die anspruchsvollen Anforderungen von Getec zu erfüllen, übernahm Eatons Solution Partner iSATT die vollständige Projektbetreuung – von der ersten Spezifikation über die gesamte Engineering-Unterstützung bis hin zur Inbetriebnahme und Abnahme.

Auf Basis des von Getec entwickelten Anlagenkonzeptes schlug Eaton entsprechend geeignete Produkte vor: Kern des Automatisierungssystems ist dabei das HMI/PLC-Kombigerät XV300 mit integrierter SPS-Funktion und Touchdisplay. Die Multitouch-Technologie des Panels ermöglicht eine intuitive Bedienung und eine effektivere Mensch-Maschine-Interaktion. Die hohe Systemleistung mit performantem Grafikprozessor erlaubt es, die Bediengewohnheiten vom Smartphone direkt auf die Mensch-Maschine-Schnittstelle zu übertragen – wichtig im Hinblick darauf, dass die Beton-Tankstelle von den Endkunden selbst bedient werden soll. Für den Drive-In kommen insgesamt zwei dieser Multitouch-Panels zum Einsatz: Eines steht an der Kasse des Baustoffhändlers. Hier wählt der Kunde die gewünschte Rezeptur des Betons und die Menge. Anschließend wird ein Barcode für seine Bestellung ausgedruckt, den er dann an der Betonmischanlage einscannen kann. Dort ist die zweite XV300 installiert: Aus dem Barcode liest sie die benötigen Informationen aus und steuert die entsprechenden Antriebe und Ventile, die den Zufluss der erforderlichen Beton-Bestandteile steuern. „Eaton hat die Steuerungsdetails geliefert und mit uns die Entwicklung der Steuerung vorangetrieben“, so Arne Gertgens.

Für die Projektierung der XV300 bietet Eaton mit Galileo in der Version 10 eine intuitive Visualisierungssoftware. Aufgrund umfangreicher integrierter Kommunikationsprotokolle ist Galileo kompatibel zu den meisten marktüblichen Steuerungen. Die Programmierung der SPS basiert auf Codesys und dem internationalen Standard IEC61131. Hierfür stellt Eaton die Software XSoft-Codesys in Version 2 oder 3 zur Verfügung, sodass bestehende Investitionen in Software geschützt und neue Konzepte nach aktuellen Standards entwickelt werden können.

Zum Anschluss der verschiedenen Anlagenkomponenten wie Schütze, Ventile, Befehls- und Meldegeräte setzt Getec die besonders kompakte, scheibenmodulare I/O-Plattform XN300 ein. Gerade in Kombination mit der XV300 bietet sie anwendungsspezifisch adaptierbare Systemlösungen. Das I/O-System spart zudem Platz im Schaltschrank: Das Design des XN300 ermöglicht die übersichtliche Integration von bis zu 20 Kanälen in Push-In-Steckanschlusstechnik inklusive Statusanzeige auf nur 12,5 x 102 Millimetern Frontfläche. Je nach Variante erfüllen digitale Eingänge Zählfunktionen und analoge Module beinhalten Zusatzfunktionen wie Referenzspannungen, Temperaturmessung oder Kaltstellenkompensation. Das modulare I/O-Konzept bietet dem Anwender die Möglichkeit, sich eine maßgeschneiderte Lösung zusammenzustellen und diese nach Bedarf zu erweitern.

Viele weitere Produkte von Eaton sind in der Beton-Tankstelle verbaut: Dazu gehören Motorschutzschalter PKZ genauso wie Leistungsschalter NZM, Mess- und Überwachungsrelais EMR6 oder auch Befehls- und Meldegeräte der RMQ-Reihe. „Wir verwenden in der Anlage fast ausschließlich Geräte von Eaton“, so Gertgens. „Sie sind einfach gut aufeinander abgestimmt.“

Ergebnis

Das Konzept des „Beton-Drive-In“ ist ein voller Erfolg für Getec: Die erste Anlage produziert bereits seit über fünf Monaten – störungsfrei. Aktuell befindet sich bereits die fünfte Beton-Tankstelle im Bau. „Wir haben in der Steuerung 99 verschiedene Beton-Rezepte hinterlegt, wenngleich der Baustoffhändler in der Regel nur fünf bis zehn seinen Kunden anbietet“, so Arne Gertgens.

Das Anlagenkonzept lässt sich mühelos erweitern und ändern, wie Dominik Hüfing berichtet – er ist der verantwortliche Elektriker bei Getec: „Soll die Anlage zum Beispiel durch eine weitere Dosiereinheit ergänzt werden, müssen wir im Automatisierungssystem nur eine neue I/O-Scheibe montieren und die Anlage entsprechend konfigurieren. Große Umbauarbeiten sind nicht nötig, weil alles ein System ist und miteinander kommuniziert.“

Das System bietet dabei viele Möglichkeiten: So lassen sich Soll/Ist-Werte protokollieren oder Dehnungsmessstreifen auswerten. „Auch Analogwerte können verarbeitet werden, zum Beispiel zur Füllstandsmessung im Zementsilo oder zur Feuchtigkeitsmessung des Sandes“, ergänzt Hüfing. Auch die Programmierung ist entsprechend vorbereitet: So müssen bis zur maximal möglichen Ausstattung der Anlage nur die erforderlichen Software-Module freigeschaltet werden – eine Programmierung ist nicht erforderlich.

„Für mich ist die Entwicklung noch nicht zu Ende“, betont Arne Gertgens. „Uns schweben noch viele Funktionen vor, die wir in dem Anlagenkonzept umsetzen wollen.“ Die Ideen reichen dabei vom Bezahlen des Betons über eine Smartphone-App bis hin zu Predictive Maintenance. Dank der Ethernet-Schnittstelle der XV300 ist die Anlage auch für diese Zukunftsprojekte gut gerüstet.