14.04.07 - Kaffee Prestissimo

Ein Drittel des in Dänemark konsumierten Kaffees kommt aus einem einzigen Unternehmen. Dort liefen die Verpackungsanlagen heiß. Zeit für eine besonders schnelle CPU.

In Skandinavien trinken die  Menschen gerne und viel Kaf­fee. Diese Tatsache hat den Abfüller Merrild Kaffe im dä­nischen Kolding an seine Kapazi­tätsgrenzen gebracht. Das Unter­nehmen verarbeitet und verpackt ein Drittel des Kaffees, der jähr­lich in Dänemark konsumiert wird und hat keinen Platz für neue Ver­packungsanlagen. Deshalb müs­sen die bereits installierten schneller laufen. Die Zykluszeit ist entscheidend, um Engpässe zu vermeiden.

Normalerweise liegt das maxi­mum für die eingesetzte Art Pack­maschine bei 40 Operationen pro Minute. Diese Grenze hat Merrild längst überschritten, in dem die Maschinen mit neuen, leistungs­stärkeren Servomotoren ausge­stattet wurden. Projektierung, Designänderungen und die Durchführung liefen in Eigenregie.

Doch der Kaffeeverpacker war schnell gezwungen, einen Schritt weiter zu gehen: Zwei Maschinen bekamen die neue, sehr schnelle SPEED7-CPU von VIPA. Sie erbrach­te die Verdopplung der Verpa­ckungskapazität, was die Erwartungen der Dänen bei weitem übertraf. Nach der Aufrüstung können die beiden Maschinen 25 bis 30 Prozent mehr Kaffee bewäl­tigen als vorher. Die schnellen CPUs haben zwar viele konstruk­tive Umstrukturierungen erfor­derlich gemacht, damit die Me­chanik mithalten konnte. Aber die Merrild-Techniker haben es vorge­zogen die gut 30 Jahre alten Pack­maschinen, die sie bis ins kleinste Detail kennen, zu behalten.

»Die Maschinen laufen schneller, sind gleichzeitig betriebssicherer, leiser und sie sind einfacher zu warten« sagt Robert Jürgensen, Produktionstechniker bei Merrild. »Eigentlich sollten sie entsorgt werden, aber wir haben die Schwachpunkte ausfindig ge­macht und sie verbessert und jetzt laufen sie ziemlich gut.«

Ein Test hat gezeigt, dass die Ma­schinen problemlos bis zu 130 Pro­zent schneller laufen können. Doch damit kann der übrige Pro­duktionsapparat des Unterneh­mens derzeit nicht mithalten.

Jürgensen: »Die Maschine hat überhaupt keine Stoppzeiten. Wir haben alles aus ihr herausgeholt, wovon wir anfangs nur träumen konnten. Die Maschine arbeitet absolut präzise und bleibt nicht im Formrohr hängen, was sonst der typische Schwachpunkt ist. Sie steht zu keiner Zeit still, son­dern läuft ununterbrochen, solan­ge sie mit Prägeband und Folie versorgt wird. Es gibt fast keinen Schwund an Folie! Die Präzision der Maschinen ist entscheidend. Die Trennung der Tütenfolie muss völlig einheitlich erfolgen, alle Funktionen müssen blitzschnell und präzise ablaufen. Das konnten wir mit den alten PLCs nicht ohne Kunstgriffe. Des­halb war es unbedingt notwendig, dass wir schnelle CPUs bekamen«, so der Produktionstechniker. »je schneller eine CPU, umso schnel­ler kann die Maschine reagieren.«

Er hat die Zykluszeit der SPEED7 gemessen: Sie liegt unter einer Millisekunde. Die bisher verwen­deten Prozessoren waren mit zehn Millisekunden auch vergleichs­weise schnell, sie verursachten aber gleichzeitig Verzögerungen am Ein- und Ausgang. Dies dient zur Sicherung, damit die Maschi­ne nicht verkehrt liest. Ein schnel­ler I/0 war daher ein Muss.

30-mal schneller

VIPA´s SPEED7-CPUs gehören zu den schnellsten der Welt. Sie sind 30-mal schneller als herkömm­liche STEP7-CPUs, aber mit der Steuerung von Siemens program­mierbar und kompatibel. So kön­nen die Prozessoren beider Her­steller auch gemeinsam in einer Applikation geschaltet werden.

Siemens ist führend auf dem Markt, daher ist es hinterher ein­facher bezüglich Service und Sup­port, da viele die Sprache bereits kennen, argumentiert Verkaufs­ingenieur Soren Kvorning von Ro­botek EI & Teknik. Er war auch für einige Tage in Kolding vor Ort, um dem Kaffeeröster bei der Umrüs­tung zur Seite zu stehen. »Als ver­hältnismäßig kleiner Mitspieler auf dem Markt«, so Kvorning, »sind wir flexibel und darauf ein­gestellt, einen kompetenten Ser­vice zu leisten!«

Eine wichtige Funktion der CPU ist die präzise und einheitliche Durchführung der Operationen. Allein wenn eine Kaffeetüte eine tausendstel Sekunde schneller verpackt wird, steigt die Kapazi­tät im Laufe eines Jahres um eini­ge Tonnen Kaffee.

Rechts von der VIPA-CPU ist eine serielle Karte installiert ist. Links von ihr sitzt ein so genannter Speed-Bus von VIPA, der parallel mit jeder einzelnen I/0-Adresse kommuniziert. Mit einer Input ­Karte an diesem Bus kann ein Im­puls von maximal 100kHZ gezählt werden. Die Backplane-Zeit ist laut Hersteller bis zu siebenmal schneller als bei Standardpro­dukten. Die Kombination aus der schnellen Kommunikation zwi­schen Karte und CPU sowie der schnellen Zykluszeit in der CPU ergibt eine extrem schnelle Reak­tionszeit am Eingang.

Profibus und Ethernet sind stan­dardmäßig integriert, ohne Mehr­preis. Mit dem Ethernet-Interface kann der Anwender über die CPU online gehen, oder er macht es wie Merrild und schließt sie an ein Bedienpult an. Auf diese Weise will das Unternehmen zusätzlich Produktionsdaten sammeln.

Obwohl das Projekt durch nicht geplante Kosten für externe Pro­grammierhilfen wesentlich teurer als geplant wurde, gehen die Dä­nen von einem ROI innerhalb eines halben Jahres aus.