1.500 t Muschelkalkstein werden in Ilsfeld jeden Tag abgetragen. Die BMK Steinbruchbetriebe verarbeiten sie zu Gesteinsmehlen, Sanden, Splitten und Schotter. Die verschiedenen Körnungen und Gemische finden sowohl im Tief- und Straßenbau als auch bei der Herstellung von Beton und Asphalt Verwendung.
Das Muschelkalkgestein liegt dabei meist unter massiven Erdschichten, die zunächst entfernt werden müssen. Die danach freigelegten und abgetragenen Steine werden anschließend in der sogenannten Vorbrechanlage in förderbandgerechte Größen zerkleinert. Denn für den weiteren Transport über die Bandwaage sollten die Steine möglichst nicht größer 300 mm sein.
Die Förderleistung von Bandwaagen kann in einem Bereich von einer bis 12.000 t pro Stunde liegen. Vielfältig sind auch ihre Einsatzgebiete: Nicht nur für den Stein- und Kohleabbau, ebenso in der Zement-, der Nahrungs- und Genussmittel- oder auch der Pharma- und Chemieindustrie werden Förderbandwaagen für die entsprechenden Verwiegungsprozesse eingesetzt.
Ein typisches Bandwaagensystem besteht aus drei Komponenten: eine Wägebrücke mit Wägezellen, ein Geschwindigkeitssensor sowie ein Messumformer. Die Wägebrücke wird dabei unter einer Rollenstation des Bands montiert, sodass dieses im Betrieb über die Brücke gleitet. Sobald Material auf dem Band aufliegt und über die Wägebrücke gefördert wird, steigt die Signalspannung der Zellen an und der Messumformer detektiert das Material in Form einer Bandbeladung.
Bandwaagen kompakt
Der Geschwindigkeitssensor, der auf dem Untergurt aufliegt oder auf der Achse einer Umlenkrolle montiert ist, sendet ein Signal in Form von 24-V-Gleichspannungsimpulsen an den Messumformer. Diese Impulse werden anhand einer Konstante in die aktuelle Geschwindigkeit umgerechnet. Beide Datenquellen zusammen ermöglichen dem Messumformer die Berechnung der Förderstärke des geförderten Materials auf dem Band nach der Gleichung „Bandbeladung x Geschwindigkeit = Förderstärke“.
Typischerweise wird die Förderstärke in der Einheit Tonnen pro Stunde ausgegeben (t/h). Durch die Integration dieser Größe wird das geförderte Material im Messumformer aufsummiert, sodass dem Anwender die geförderte Gesamtmenge in der Einheit Tonnen zur Verfügung steht. Im Steinbruch der BMK läuft beispielsweise das Band vom Vorbruch mit einer Förderstärke von 150 bis 500 t pro Stunde bei einer Geschwindigkeit von 1,35 m pro Sekunde.
Zur internen Qualitätskontrolle sollte im BMK-Werk Ilsfeld eine alte, zuletzt nicht mehr genutzte Bandwaage wieder zum Einsatz kommen. Die technischen Daten der Wägezellen waren unbekannt, ebenso die Daten des verbauten Geschwindigkeitssensors.
Die neu aktivierte Bandwaage sollte gleich mehrere Anforderungen erfüllen. An erster Stelle stand die Einbindung der Waage in das kundenseitig bereits bestehende SPS-System mittels Modbus TCP/IP. Dies sollte die Erstellung einer eigenen, individuellen Visualisierung auf dem Operator-PC-System ermöglichen. Auch wurde ein Analogsignal benötigt, um die Förderstärke auf dem bereits vorhandenen Prozessanzeiger darstellen zu können. Für den Aufbau sollten sowohl die vorhandene Bandwaage als auch der vorhandene Geschwindigkeitssensor Verwendung finden.
Neues Leben für eine alte Bandwaage
Die Wahl fiel auf das neue Siemens-Bandwaagenmodul Siwarex WP241. Der Messumformer, so zeigte sich beim Einsatz, setzte alle Kundenanforderungen reibungslos um. Aufgrund des offenen Konzepts der Siwarex-Wägeelektroniken konnte der Anwender sie komplett selbst umbauen und in Betrieb nehmen. Durch die einfache Hutschienenmontage war es möglich, den kompakten Messumformer (70 mm × 75 mm × 100 mm) direkt vor Ort in einem bereits vorhandenen Gehäuse zu verbauen.
Die Wägezellen der alten Bandwaage wurden problemlos angeschlossen: Schließlich sind sowohl die Modbus-TCP/IP-Schnittstelle als auch der Analogausgang bei Siwarex WP241 im Lieferumfang enthalten. Eine Modbus-RTU-Schnittstelle (RS485), drei digitale Eingänge und vier digitale Ausgänge stehen zusätzlich für die weitere Kommunikation und Funktionen on-board zur Verfügung, sodass BMK für künftige Anpassungen oder Erweiterungen gerüstet ist.
Eine bereits vorhandene, zweiadrige Leitung, die beim alten System ein Signal mit vier bis 20 mA in die Leitwarte übermittelte, offerierte zusätzliche Möglichkeiten: Durch den Einsatz eines Ethernet-Extenders wurde mittels Signalmodulation – ähnlich wie bei einem privaten DSL-Anschluss – ein vollwertiges Ethernetnetzwerk über das zweiadrige Kupferkabel zur Verfügung gestellt. Mithilfe dieser Technik funktionieren Ethernet-Netzwerke über Distanzen von bis zu drei km.
In der Leitwarte wurde der Messumformer dann mittels eines Patchkabels vom Ethernet-Extender über einen Switch in das betriebsinterne Netzwerk eingegliedert, sodass die SPS mit der Waage kommunizieren kann. Der Aufbau einer solchen Netzwerkstruktur bringt zusätzliche Vorteile mit sich: So kommuniziert das Servicepersonal in Zukunft bei Bedarf über eine speziell eingerichtete, gesicherte VPN-Verbindung weltweit über das Internet mit den Bandwaagen. Fernwartung, Justage und Parametrierung werden somit von jedem Ort, standortübergreifend und zu jeder Zeit mittels der Servicesoftware Siwatool V7 möglich.
Das Ethernet der Dinge
In dem komplett offenen System sind alle Waagenparameter frei zugänglich, sodass das kundeneigene Service- und Instandhaltungspersonal künftig selbst die Waagen installieren, justieren sowie warten kann. Dies hat nicht zuletzt Auswirkungen auf die Ausfallsicherheit der Anlage und spart gleichzeitig Kosten.
Gerd Bader und Markus Hofmann, Betriebselektriker bei BMK, sind sehr zufrieden: „Die Offenheit des Systems hat uns überzeugt, da alle Parameter zugänglich und editierbar sind. Somit kann die Bandwaage von uns selbst in Betrieb genommen und gewartet werden.“ Und 1.500 t Muschelkalkstein bleiben nicht liegen.
