Hintergrund

Die Entwicklung und Produktion von Stalleinrichtungen für Legehennen ist Schwerpunkt der Firma Fienhage seit ihrer Gründung im Jahr 1991. Die Einrichtungen des in Lutten bei Vechta ansässigen Unternehmen sind inzwischen weltweit gefragt – der inhabergeführte realisierte Betrieb bisher rund 10.000 Projekte in 100 Ländern. Dabei umfasst das Sortiment weitaus mehr als nur Volieren und Nester, sondern auch Fütterungs- und Tränkensysteme, Klimatisierungs- und Beleuchtungssysteme oder Eierförder- und Verpackungssysteme, die mit moderner Automatisierungstechnik dem Agrarunternehmen viel Arbeit abnimmt. Die entsprechenden Schaltanlagen plant und baut für Fienhage unter anderem die Firma Hellbernd Elektrotechnik aus Vechta. Der Elektrotechnik-Betrieb verfügt über langjährige Erfahrung im Bereich privater und gewerblicher Elektroinstallationen sowie im Schaltanlagen- und Steuerungsbau. Für Fienhage erstellt Hellbernd seit gut sechs Jahren nicht nur die Schaltanlagen für die vom Unternehmen hergestellten Systeme, sondern repariert und installiert auch deren Produktionsanlagen.

Herausforderung

„Fienhage legt bei seinen Produkten Wert auf einfache Steuerungen, die von Jedermann zu bedienen sind“, so Daniel Böske, der für die elektrotechnische Planung bei Hellbernd verantwortlich ist. „Zudem steht die Betriebssicherheit mit ganz oben auf der Anforderungsliste – und natürlich ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis.“

Diese Kriterien galten natürlich auch für das Steuerungskonzept, das Hellbernd für eine Eier-Sammel- und Transportanlage entwickelte, mit der Fienhage eine Legehennen-Haltung in Spanien ausrüstete. Der Betrieb besteht aus fünf Stallungen, in denen die Legehennen gehalten werden sowie einer Halle, in der die Eier gesammelt, sortiert und auf Eierpappen, sogenannte Höckerlagen, gesetzt werden. In jedem Stall „fängt“ ein Sammelband die von den Hühnern gelegten Eier auf. Die Sammelbänder der fünf Hallen übergeben die Eier an ein Quersammelband, das sie dann weiter zur Sortierhalle transportiert. Damit die Eier den jeweiligen Stallungen zugewiesen werden können, müssen die Hallen dabei der Reihe nach abgesucht werden.

„Die komplette Eiersammlung sollte zentral aus der Eiersammel- und Sortierhalle gesteuert werden“, erläutert Daniel Böske die Vorgaben für das Projekt. „Für Wartungs- oder Reinigungsarbeiten sollte es aber auch möglich sein, die Sammelbänder lokal in jeder Stallung zu bedienen.“ Wenn ein Stall abgesammelt, das heißt das jeweilige Sammelband leer gefahren ist, musste das in der Sortierhalle angezeigt werden – so konnte direkt das Sammelband in der nächsten Halle ausgewählt werden. Damit werden unproduktive Leerphasen in der Sortierhalle vermieden. „Zudem galt es bei dem Projekt, sehr lange Leitungslängen störungsfrei und mit möglichst hoher Betriebssicherheit zu überbrücken“, ergänzt Böske.

„Die Realisierung dieser Steuerungsaufgabe über eine Hardware-Lösung – also mit Schaltern, die jeden Aktor einzeln ansteuern – wäre aufwendig und teuer gewesen“, erklärt Leon Hellbernd, Elektrotechniker-Meister. „Um Befehle zu senden und Signale zu empfangen, hätte eine entsprechende Zahl an Steuerleitungen von der Sortierhalle zu den einzelnen Sammelbändern verlegt werden müssen. Hinzu kommt, dass die Hardware-Komponenten viel Platz benötigt hätten.“

Lösung

Die Firma Hellbernd entschied sich daher, die easyE4 von Eaton einzusetzen. Das leistungsfähige Steuerrelais ermöglicht die effiziente Realisierung von Steuerung und Regelung von einer Vielzahl an Anwendungen in der Industrie wie auch im Gebäudebereich. Es bietet eine hohe Flexibilität bei einfacher Handhabung und verfügt über alle Möglichkeiten einer Klein-SPS, ist dabei aber deutlich kostengünstiger.

Für die Eier-Sammel- und Transportanlage setzte Hellbernd insgesamt sieben easyE4 ein: Während eine als Master fungiert, steuern die anderen sechs easyE4 die fünf Sammelbänder in den einzelnen Stallungen und das Quersammelband. „Am Master-Steuerrelais kann über das Onboard-Display eingestellt werden, ob die anderen easyE4 angesprochen werden sollen oder nicht“, so Hellbernd. „Die untergeordneten Steuerrelais arbeiten für sich unter dem Kommando des Masters ihre Befehle ab und schicken Informationen zurück an den Master oder auch an die anderen easyE4.“ Per Eaton-Wahlschalter am Master-Schaltschrank wird im Automatikbetrieb ausgewählt, in welchem Stall jeweils das Sammelband laufen soll. Eine darüber angeordnete M22-Meldeleuchte, ebenfalls von Eaton, signalisiert, ob ein Stall bereits geleert ist, gerade geleert wird oder ob eine Störung vorliegt. „Die sechs easyE4, die jeweils ein Sammelband ansteuern, zählen die Impulse der Umdrehungen des Bandantriebs“, erklärt Leon Hellbernd. „An der erreichten Impulszahl erkennt die easyE4, wenn die Bandstrecke vollständig durchgelaufen ist, also alle Eier abtransportiert sind und das Band somit leer ist. Das Steuerrelais gibt diese Meldung an den Master weiter, so dass das Sammelband des nächsten Stalls gestartet werden kann.“ Dabei kann am Masterschrank auch die Geschwindigkeit aller Sammelbänder bedarfsgerecht vorgegeben werden.

Alle Steuerrelais sind über das Ethernet miteinander verbunden und kommunizieren per NET. „Jede easyE4 führt ihr eigenes Programm aus“, erläutert Leon Hellbernd. „Sie befolgt die Befehle vom Master, überprüft ihre Eingänge und meldet Störungen. Die Störungssignale werden als NET-Variable dargestellt, so dass die anderen Steuerrelais über den jeweiligen Zustand informiert sind, ohne dass dort noch einmal extra eine Auswertung erfolgen muss.“ Die Steuerrelais fragen kontinuierlich die Variablen aller anderen angeschlossenen easyE4 ab, so dass bei einem eventuellen Ausfall eines Steuerrelais die anderen Geräte entsprechend handeln und den Vorfall signalisieren können. „Da bis zu acht easyE4-Geräte innerhalb eines Verbundes per NET miteinander kommunizieren können, war für diese Anwendung keine weitere übergeordnete Steuerung nötig“, betont Hellbernd. Das spart Kosten und macht die Einrichtung der Anlage entsprechend einfacher.

Das Steuerrelais easyE4 von Eaton wird über die intuitive Eaton easySoft7 Software programmiert. Der Anwender hat dabei die Wahl zwischen vier Programmiersprachen: So lässt sich der Schaltplan über Funktionsblöcke, per Kontaktplan, der Eaton-eigenen easy-Programmierung oder mit Strukturiertem Text (ST) erstellen. „Ich habe mich bei dem Projekt für den Strukturierten Text entschieden, da ich persönlich dort viele Sachen leichter nachvollziehen kann und mit dieser Sprache deutlich schneller bin“, so Hellbernd. Die Programmierung kann auch über die Onboard-Tastatur und das integrierte Display erfolgen, was auch Hellbernd nutzt: „Die Tastatur funktioniert super und ist leicht zu bedienen. Das Display nutzen wir zudem, um Meldungen über die drei Hintergrundfarben zu visualisieren.“

Da die Eier-Sammel-Anlage in Zukunft in Spanien stationiert sein wird, profitiert Fienhage zudem von der Möglichkeit, über Ethernet eine Fernwartung durchführen zu können. Zudem lassen sich Programm-Updates ganz einfach über das Micro-SD-Kartenadapter im Grundgerät aufspielen. Das spart Reisekosten für eventuelle Wartungsarbeiten und Prozessanpassungen können auch von dem Personal vor Ort durchgeführt werden.

Neben den easyE4 Steuerrelais hat Hellbernd in der Anlage zahlreiche andere Geräte von Eaton verbaut: Unter anderem DC1-Frequenzumrichter für die Bandantriebe, Leitungsschutzschalter, Kompaktstarter, Schütze, M22 Meldeleuchten und -Akustikgeber und auch die Hauptschalter für die Türmontage sowie die Wahlschalter für die Hutschienenmontage. Leon Hellbernd: „Dadurch, dass die Produkte aufeinander abgestimmt sind und problemlos miteinander verknüpft werden können, lässt sich der Bau eines Schaltschranks leichter realisieren. Und natürlich ist es auch optisch schöner, wenn die verbauten Produkte einheitlich aussehen.“

Ergebnis

Durch den Einsatz der easyE4 konnte Hellbernd den Verdrahtungsaufwand reduzieren, Platz im Schaltschrank einsparen und eine dezentrale Steuerung ohne großen Programmieraufwand realisieren – und das zu relativ geringen Kosten. Das Fazit von Leon Hellbernd: „Die easyE4 ist einfach zu montieren, die Konfiguration und Parametrierung leicht umzusetzen – so lassen sich Kleinprojekte schnell realisieren. Ein weiterer Vorteil ist das Onboard-Display, über das unsere Kunden Fehler detailliert dargestellt bekommen und über das sie dank der einfachen Bedienung Basis-Parameter selbst verändern können.“