Beton wykonywany na zamówienie

Kontekst

Beton jest rodzajem sztucznego kamienia składającego się z cementu, piasku lub żwiru, wody i dodatków w razie potrzeby. Jego różny skład umożliwia produkcję szerokiego wyboru rodzajów betonu i powiązanych z nim produktów, które są stosowane w inżynierii lądowej, budownictwie i projektowaniu elewacji budynków. Po zmieszaniu w węzłach betoniarskich, świeży beton jest zwykle dostarczany na plac budowy za pomocą betonomieszarek samochodowych. Firma Getec Servicegesellschaft dostarcza między innymi duże węzły betoniarskie, w których betonomieszarki samochodowe mogą być napełniane betonem.

Jednak od wielu lat dyrektor zarządzający firmą Arne Gertgens miał pomysł stworzenia mniejszych systemów, które można by następnie zainstalować na przykład w sklepach z materiałami budowlanymi. Chodziło o to, aby produkować niewielkie ilości betonu, od jednej czwartej metra sześciennego do jednego metra sześciennego dla wykonawców lub projektantów ogrodów/pejzaży, którzy nie chcą mieszać własnego betonu, ale szukają tej samej jakości materiału, co ten dostarczany przez wytwórnię betonu. 

Wyzwanie

Firma Gertgens chciała opracować całkowicie nowe rozwiązanie: „Miałem na uwadze zasadę prostego załadunku, w której klienci wybierają żądaną ilość i typ betonu przy kasie, otrzymują kod kreskowy z zamówieniem, a następnie po prostu podjeżdżają do stacji napełniania betonem, aby odebrać świeży produkt, zmieszany ze specyfikacjami”. Pozwalałoby to nie tylko zaoszczędzić czas wykonawców, ale również zapewnić im beton o znacznie wyższej jakości niż ten mieszany bezpośrednio na placu budowy. Firma Gertgens przewidziała system modułowy dostosowany do tylu rodzajów betonu, ile jest jego zastosowań. Operator punktu załadunku betonu musiał mieć więc możliwość dodania zbiorników magazynowych do różnych ziaren piasku lub kruszyw, aby zaoferować klientom odpowiedni wybór mieszanki betonowej. System musiał być również modułowy, aby można było go łatwo zmodernizować lub rozbudować w przyszłości. Wymagało to rozwiązania w zakresie automatyki, które nie tylko wspierałoby modułową konstrukcję systemu, ale byłoby również łatwe w obsłudze dla klientów.

Rozwiązanie

Aby zrealizować ten pomysł, Arne Gertgens zaangażował firmę Eaton, zarządzającą energią, ponieważ Getec już korzystała z produktów tego producenta w swoich dużych instalacjach. „Firma Eaton oferuje nie tylko elastyczność wymaganą do takiego projektu, ale również dostarcza praktycznie wszystkie potrzebne komponenty automatyki” – mówi Gertgens, dodając jednocześnie, że „produkty firmy Eaton są również niezawodne i dostępne w dowolnym momencie z wielu hurtowni elektrycznych”. W tym celu Getec współpracuje z firmą Sonepar, która obsługuje trzy duże magazyny, a także mniejsze magazyny regionalne w Niemczech i może zazwyczaj dostarczyć zamówienia w ciągu 24 godzin. Aby spełnić wymagania aplikacji GETEC, iSATT - partner firmy Eaton ds. rozwiązań zrealizował całe wsparcie inżynieryjne projektu od początkowej specyfikacji po uruchomienie systemu i testy akceptacyjne.

Opierając się na opracowanej koncepcji systemu, firma Eaton zaproponowała szereg odpowiednich produktów. Panel operatorski XV300 HMI/PLC  ze zintegrowaną funkcją sterownika programowalnego PLC i ekranem dotykowym, który stanowi podstawę systemu automatyki. Technologia multitouch panelu umożliwia intuicyjną obsługę i skuteczniejszą interakcję człowiek-maszyna. Wysoka wydajność systemu i wydajny procesor graficzny umożliwiają bezpośrednie przenoszenie nawyków użytkowników smartfonów do interfejsu człowiek-maszyna – jest to szczególnie ważne, ponieważ stacja napełniania betonem musi być obsługiwana przez samych klientów końcowych. Dwa takie panele operatorskie multi-touch są używane w punkcie załadunku betonu: Jeden z nich znajduje się w kasie sklepu materiałów budowlanych, gdzie klienci wybierają wymaganą mieszankę oraz ilość betonu i otrzymują kod kreskowy do swojego zamówienia. Ten kod kreskowy należy następnie zeskanować w systemie mieszania betonu, w którym zainstalowany jest drugi panel operatorski XV300: Wyodrębnia on wymagane informacje z kodu kreskowego, a następnie aktywuje odbiorniki i zawory, które sterują dopływem wymaganych komponentów betonowych. „Firma Eaton współpracowała z nami przy opracowywaniu systemu sterowania i dostarczyła niezbędne informacje” — mówi Arne Gertgens. 

Do planowania panelu operatorskiego XV300 firma Eaton oferuje wersję 10 Galileo, intuicyjnego oprogramowania do wizualizacji, które obsługuje szeroki zakres protokołów komunikacyjnych, a tym samym jest kompatybilne z większością dostępnych na rynku sterowników. Programowanie sterownika programowalnego PLC opiera się na CODESYS i międzynarodowej normie IEC61131. W tym celu firma Eaton oferuje wersję 2 lub 3 XSoft CODESYS, umożliwiając klientom ochronę istniejących inwestycji w oprogramowanie i opracowywanie nowych projektów w zgodności z najnowszymi normami.

Firma Getec wykorzystuje wyjątkowo kompaktową, modułową  platformę We/Wy XN300 do połączenia różnych komponentów systemu, takich jak styczniki, zawory, urządzenia sterujące i sygnalizacyjne. Platforma ta ułatwia indywidualne, adaptowalne rozwiązania systemowe, szczególnie jeśli są używane w połączeniu z panelem operatorskim XV300. System rozproszonych We/Wy pozwala również zaoszczędzić miejsce w szafie sterowniczej: konstrukcja XN300 umożliwia schludną integrację do 20 kanałów za pomocą technologii Push-in, w tym wyświetlacza stanu, pomimo faktu, że przedni panel mierzy tylko 12,5 x 102 mm. W zależności od modelu, wejścia cyfrowe mogą być używane do funkcji licznika, podczas gdy moduły analogowe ułatwiają dodatkowe funkcje, takie jak napięcia odniesienia, pomiar temperatury lub kompensacja zimnego złącza termopary. Koncepcja modułowych Wejść/Wyjść umożliwia użytkownikom tworzenie dostosowanych do ich potrzeb rozwiązań, które można rozszerzyć w dowolnym momencie, gdy zajdzie potrzeba zmiany.

Stacja napełniania betonem jest wyposażona w wiele innych produktów firmy Eaton, w tym wyłączniki silnikowe  PKZ, wyłączniki  NZM, przekaźniki pomiarowe i monitorujące  EMR6  oraz aparaturę sterująco-sygnalizacyjną serii  RMQ. „Nasz system opiera się prawie wyłącznie na urządzeniach firmy Eaton” — mówi Gertgens. „Ponieważ są one po prostu dobrze do siebie dopasowane”. 

Rezultat

Koncepcja „punktów załadunku betonu” okazała się wielkim sukcesem firmy Getec: pierwszy system działa, bez żadnych problemów, już od ponad pięciu miesięcy a piąta stacja napełniania betonem jest już w budowie. „Byliśmy w stanie przechowywać 99 różnych mieszanin betonu w systemie sterowania, chociaż sprzedawcy materiałów budowlanych zwykle oferują swoim klientom tylko od pięciu do dziesięciu różnych opcji” — mówi Arne Gertgens.

Według Dominika Hüfinga, elektryka odpowiedzialnego za projekty firmy Getec, koncepcję systemu można łatwo rozbudować i dostosować: „Jeśli chcemy na przykład dodać kolejną jednostkę pomiarową do systemu, musimy tylko zainstalować nowy moduł We/Wy w systemie automatyki i odpowiednio skonfigurować system. Nie są wymagane żadne poważne modyfikacje, ponieważ wszystkie komponenty są częścią tego samego systemu i mogą się ze sobą komunikować”.

System oferuje wiele opcji w tym zakresie, takich jak rejestrowanie wartości nastaw/wartości rzeczywistych lub ocenę tensometrów. „Wartości analogowe mogą być również przetwarzane, na przykład w celu pomiaru poziomu w silosie cementowym lub pomiaru zawartości wilgoci w piasku” – dodaje Hüfing. Programowanie zostało również odpowiednio przygotowane, co oznacza, że wszystko, co jest potrzebne do maksymalnego możliwego rozbudowania zakładu, to aktywacja odpowiednich modułów oprogramowania – nie jest konieczne dodatkowe programowanie.

„Dla mnie projekt nie został jeszcze zakończony” – podkreśla Arne Gertgens. „Nadal mamy wiele innych funkcji, które chcielibyśmy wdrożyć do koncepcji tego systemu”. Pomysły te obejmują zarówno płatności za pomocą aplikacji na smartfony, jak i konserwację zapobiegawczą, a dzięki interfejsowi Ethernet XV300 system jest dobrze przygotowany do tych przyszłych projektów.