Sparsame Kälberzucht

Mithilfe des SIMATIC S7-1200 Basic Controllers überwacht die Marienhöher Direktvermarktung Energieverbrauchswerte – und spart damit Energie in ihrer Produktion.
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Herausforderung

Klarheit schaffen

Lebensmittel aus regionaler Erzeugung liegen im Trend. Kurze Wege garantieren Frische und schonen die Umwelt. Die Marienhöher Direktvermarktung in Waldkirchen im Vogtland profitiert von diesem Trend und konnte ihre Produktion in den letzten Jahren kontinuierlich ausbauen. Einer gesonderten Bilanzierung stand bisher jedoch die fehlende Transparenz der Energieverbräuche entgegen.

Die Landwirtschaft mit 700 Kühen und die Direktvermarktung der Molkerei- und Fleischprodukte haben sich zu profitablen Einzelbetrieben unter gemeinsamem Dach entwickelt. Dabei schlägt der Energieverbrauch besonders im Bereich Direktvermarktung mit Molkerei, Käserei und Fleischerei deutlich zu Buch. Einsparungen zulasten der Qualität kommen für Geschäftsführer Heiko Hölzel aber keinesfalls in Frage: „Damit würden wir ja unser Erfolgskonzept aufgeben. ­Bisherige Maßnahmen, Ressourcen zu schonen, sind der Betrieb eines Bio­massekraftwerks und die konsequente Nutzung von LEDs zur Beleuchtung von Ställen und Produktionsräumen. „Wir wissen natürlich, dass weitere Einsparungen möglich sind, doch wo fängt man damit am besten an? Diese Frage stellte sich auch Betriebselektriker Ulrich Bauer. Als Voraussetzung für weitere Maßnahmen musste zunächst Klarheit über den Verbrauch der betriebenen Aggregate geschaffen werden.

Lösung

Den Betrieb genau kennen

Mit dem SIMATIC S7-1200 Controller und dem Energy Meter Modul wird der Stromverbrauch exakt aufgezeichnet. Dadurch kann die Marienhöher Direktvermarktung ihre Produktionsabläufe gezielt optimieren.

Im ersten Schritt entschied sich Bauer für die Aufzeichnung des tatsäch­lichen Verbrauchs an der zen­tralen Stromeinspeisung. Eine gleichermßen wirtschaftliche und ein­fach zu bedienende Lösung fand er im SIMATIC ­Controller S7-1200 und dem neuen Energy Meter Modul. Für die vorgesehenen Aufgaben genügte als Zentraleinheit die CPU 1212. Die Steuerung ist zusammen mit einem Basic Panel KTP400 und der Engineeringsoftware TIA Portal als besonders preisgünstiges Starter Kit erhältlich. Der Con­troller verarbeitet die über das Energy Meter Modul aufgenommenen Verbrauchsdaten und überträgt diese zur Visualisierung an das Basic Panel. Zusätzlich werden lediglich Stromwandler für die drei Phasen benötigt. Die am Panel aufgezeichneten Werte für Strom, Spannung und Leistung können zur weiteren Auswertung auf einen PC übertragen werden.

Die genaue Kenntnis des Anlagen­betriebs und der Lastgänge der vorhandenen Maschinen und Anlagen ermöglicht es Ulrich Bauer, die Verbrauchskurven zuzuordnen: „Die Verfolgung des Gesamtverbrauchs ist ein erster Anfang. Die Ergebnisse haben uns aber in verschiedener Hinsicht schon deutlich vorangebracht, so Bauer. Die Möglichkeit die Verbräuche den Bereichen Landwirtschaft und Direktvermarktung zuzuordnen ist dabei nur ein Aspekt. „Die wichtigste Erkenntnis war, dass die zentrale Anlagensicherung der historisch gewachsenen Anlage inzwischen an ihre Grenzen stößt und dringend erweitert werden muss. Eine Überlastung könnte zu einer Unterbrechung der Kühlkette und zum Ausfall einzelner Anlagenteile führen. Außerdem zeigte sich, dass auch die Blindleistungskompensation nicht mehr den Anforderungen entspricht. Obwohl der Blindleistungsanteil gering ist, lassen sich mit verbesserter Kompensation doch Einsparungen erzielen.

Kundenvorteile

Beste Voraussetzung für einen Ausbau

Durch den transparenten Energieverbrauch konnte die Marienhöher Direktvermarktung ihre Prozesse optimieren und effizienter gestalten. Nun soll die Messung noch weiter verfeinert werden um noch mehr Energie einzusparen.

Aktuell werden die aufgezeichneten Verbrauchswerte monatlich aus­gewertet. Allein die Analyse des ­Anlagenbetriebs brachte bereits Ein­sparungen. Heiko Hölzel: „Wenn wir den Mitarbeitern zeigen können, wie viel eine unnötig laufende Pumpe ­verbraucht, achten sie wesentlich sorgfältiger darauf, unnötige Verbräuche zu vermeiden. Es ist ein äußerst positiver Aspekt, dass die Gewissheit, Einsparungen erzielen zu können, zu einem deutlich verant­wortungsvolleren Umgang mit den Ressourcen motiviert als jeder all­gemeine Appell."

Die Möglichkeiten der neuen Technik haben bei Ulrich Bauer das Interesse an weiteren Maßnahmen zum Energiemanagement geweckt. Um die Transparenz weiter zu steigern ist eine Verfeinerung der Verbrauchsmessung über weitere Energy Meter Module geplant. Längerfristig denkt man an Schaltkonzepte zur Vermeidung von Spitzenverbräuchen. Der Einsatz von SIMATIC Controllern und dem Energy Meter bietet beste Voraussetzung für den Ausbau. So erlaubt SIMATIC  S7-1200 ab CPU 1214 den Anschluss von acht Energy Meter Modulen (an die CPU 1212 sind zwei Module anschließbar). Die Anzeige der Verbrauchswerte kann zusätzlich oder alternativ über den in den Controller integrierten Webserver erfolgen. Damit kann vom Büro aus jederzeit der aktuelle Verbrauch eingesehen werden. Interessant ist das vor allem, wenn am gleichen PC auch Diagnosemeldungen für die Instandhaltung ausgewertet werden. Als Voraussetzung genügt eine Ethernet-Verbindung zum werksinternen Netz oder eine Internet-Verbindung für den Fern­zugriff.

Das große Interesse zeigt uns, dass der Einsatz des SIMATIC ­Controllers auch in Bereichen mit sehr geringem Automatisierungsgrad ­sinnvoll sein kann.
Christoph Bauer, Marienhöher Direktvermarktung

Das Programm zur Anbindung des Energy Meters an den Controller SIMATIC S7-1200 und die Visualisierung der Verbrauchswerte über das Basic Panel bietet Siemens als Appli­kationsbeispiel zum kostenlosen Download an. Die Applikation wurde von Christoph Bauer in Zusammen­arbeit mit dem Siemens Industry Online Support programmiert, mit den Erfahrungen bei der Marienhöher Direktverarbeitung optimiert und bewusst so dokumentiert, dass auch Anwender ohne Programmiererfahrung eine ­entsprechende Anwendung innerhalb weniger Stunden in Betrieb nehmen können. Christoph Bauer: „Das große Interesse an dieser Lösung zeigt uns, dass der Einsatz des SIMATIC ­Controllers auch in Bereichen mit sehr geringem Automatisierungsgrad ­sinnvoll sein kann. Die automatisierte Energiedatenerfassung schafft auch in älteren, historisch gewachsenen Anlagen Energietransparenz. Dabei ist sie so einfach zu integrieren, dass dafür praktisch kein SPS-Know-how benötigt wird."

Industrial-Security-Hinweis:
Es sind geeignete Schutzmaßnahmen (u. a. Industrial Security, z. B. Netzwerksegmentierung) zu ergreifen, um einen sicheren Betrieb der Anlage zu gewährleisten. Erfahren Sie mehr zum Thema Industrial Security.

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