Rundumerneuerung in einer Gipsfabrik Ohne Produktionsstillstand die gesamte Steuerungs- und Befehlsregelung implementieren

Für eine Gipsfabrik stand eine Erneuerung der gesamten Steuerungs-, Befehls- und Leistungsregelung an, die noch aus den 80er Jahren stammte. Die neue Lösung konnte ohne Produktionsstillstand implementiert werden und trägt dazu bei, die Fertigungszeit spürbar zu verkürzen.

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Geschwärzte Kabel, fehlende oder fehlerhafte Sensoren, veraltete elektrische Schaltpläne, binäre Kodierer und Rückwandler aus PCB, grenzwertige Leistungen, sich immer wiederholende Fehler – mit anderen Worten, die Zeit war gekommen, die automatisierungstechnischen Komponenten des Gipswerks Bex, welches 1982 automatisiert wurde, gründlich zu überholen. Besondere Herausforderung dabei war, dass die Auslieferungen des Gipses nicht unterbrochen werden sollte.

Bereits seit 1896 wird im Gipswerk von Fixit im schweizerischen Bex Gips gewonnen – zuletzt jede Woche rund 5500 Tonnen. Obwohl die Salzbergwerke von Bex in der Schweizer Region wohlbekannt sind, wissen die wenigsten, dass sogar der Gips, der den Großteil aller Wohnungen und Büros der Romandie überzieht, aus einer ganz in der Nähe gelegenen Grube stammt. Dabei bietet Fixit mehr als 500 Materialien für Bau- und Renovierungsarbeiten an: Putz, Stuck, Verfugungsmörtel, Mörtel, Zierputz sowie Putz, Agglomerate und Verputze, Kleber, Isolierungsmaterial und chemische Lösungen. Das Unternehmen betreibt neben diesem Werk vier weitere Standorte in der Schweiz. Damit das traditionsreiche Gipswerk auch weiterhin rentabel läuft, stand nun die Modernisierung an. Mit der Umsetzung wurde Bühler Entreprises Monthey beauftragt, die für die Ausstattung des Kontrollraumes auf Hardware-Komponenten von Siemens setzt.

Magie des Gipses

Wie beim Salz ist der Hauptbestandteil von Putz bzw. Gips, Sedimentgesteine, die durch auf den Grund der Ozeane hinabgestürzte Mineralsalze gebildet wurden. Innerhalb von Millionen von Jahren sind diese langsam ausgetrocknet, wurden komprimiert, verdichtet und durch die Plattentektonik transportiert. Einmal extrahiert, wird der Gips über dem Gewinnungsort zerkleinert, bevor er mit der Seilbahn 200 Meter tiefer in einen kreisförmigen Homogenisierungs- und Lagerraum transportiert wird. Eine Egge trennt ihn in 500 Schichten, nimmt den Gips wieder auf und vermischt ihn bis zur perfekten Glättung. Von dort wird das Gestein in die Mühle befördert, wo es von einer Tragarmachse mit 56 Stahlhämmern pulverisiert wird.

Das Pulver wird anschließend in einen Topf mit einer Kapazität von 100 Tonnen geblasen, wo der Gips für 90 Minuten bei einer Temperatur von 140 °C von Calciumsulfat-Dihydrat in Putz umgewandelt wird. Um die fertigen Produkte bestmöglich zu homogenisieren, mischen die Betreiber Gestein verschiedener Reinheitsgrade nach Rezepten, die im System bereits hinterlegt sind. Eine Sekunde Überbrennen auf 800 bis 900 °C in einem zweiten Brenner schließt den Prozess ab. „Das ist die Magie des Putzes: Die Dehydration des Gipses ermöglicht die Vermischung des Putzes mit Wasser, sodass wir ihn verarbeiten können, bevor er sich dauerhaft verfestigt“, erklärt Léonard Maret, Direktor der Fabrik.

Zentrale Steuerungseinheit

Eine der Herausforderungen des Projektes bestand darin, während der Implementierung der neuen Systemkomponenten die Lieferungen und Produktion nicht zu unterbrechen. Und das, obwohl die gesamte Steuerungs-, Befehls- und Leistungsregelung erneuert bzw. ausgetauscht wurde. Dazu gehören die Verteilung der Niederspannung, Antriebskomponenten, Steuerelemente und Alarme sowie Programmierung der Automatisierung.

In kürzester Zeit hatte Bühler Entreprises den Kontrollraum vollständig entleert und komplett auf Siemens-Hardware umgerüstet. Die komplette Steuerungs-, Befehls-, Stärkeregelung wurde erneuert: Die Verteilung der Niederspannung und die für die Antriebspanele, deren Abfahrten, die Steuerelemente und Alarme sowie die Programmierung der Automatisierung. Hätte man die alte Übersichtsschalttafel behalten, müsste sie mit Schnittstellen und Bildschirmen der letzten Generation ergänzt werden.

Die zentrale Steuereinheit des Gipswerks besteht nun aus zwei Simatic S7-1500-Controllern: Simatic 1515-2 PN für die Gipsbrennerei und Simatic 1516-3 PN/DP für den Mahlvorgang, die Trocknung und das Überbrennen. Bei beiden Steuerungen erfolgt die Stromzufuhr zuverlässig über die Laststromversorgungsmodule PM 190 W.

Die Simatic-Steuerungen erhalten Signale von den Bedienern und rund 450 Druck-, Temperatur-, Positionserfassungs-, Umdrehungskontroll-, Kontakt- und Pegel-Sensoren der Siemens Produktreihen Sitop PSE 200 U und Simatic ET 200 SP für insgesamt 3000 Eingangssignale. Sie steuern mit einem kompletten Steuerungsmodul I/O-Link rund 100 Sirus-Motorantriebe vom Typ von 1 bis 32 Ampère Drehstrom. Das Zeitmanagement, die Überprüfungen (Audits) und Aufzeichnungen werden von der Software Simatic Win CC V13 übernommen, die im TIA (Totally Integrated Automation) Portal engineert wird.

Der Wechsel hat sich gelohnt: „Durch die Wahl der neuen Technologien hat sich die Produktionszeit um einen Tag verkürzt“, freut sich Direktor Maret.

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