Hebel war gestern, heute ist Touch

Wie sich das Bedienkonzept unserer Zentrifugen weiterentwickelt hat

Bedienkonzept Bedienkonzept In den vergangenen 150 Jahren hat BMA eine Reihe von unterschiedlichen Zentrifugentypen entwickelt und auf den Markt gebracht. Von Modell zu Modell haben wir Forschung, Erfahrungen aus der Praxis und die hohen Anforderungen unserer Kunden einfließen lassen – auch im Hinblick auf das Bedienkonzept.

Damals wie heute entwickelt BMA Zentrifugen unter den neuesten technischen und technologischen Gesichtspunkten. Das sogenannte Human Maschine Interface, kurz HMI, beschreibt die moderne Schnittstelle für die Kommunikation zwischen Anwender und Maschine. Wie hat sich das Bedienkonzept unserer Zentrifugen im Laufe von eineinhalb Jahrhunderten weiterentwickelt? Was sind die wichtigsten Etappen?

Zentrifuge für die Produktion von Weiß-Zucker und Pilé
Alte schwarz-weiß Darstellung einer BMA-Zentrifuge aus 1860

Seit der Anfangszeit von BMA gehören Zuckerzentrifugen zu den wichtigsten Standardprodukten. Unsere ersten Zentrifugen aus dem Jahr 1860 waren diskontinuierlich arbeitende Maschinen mit Riemenantrieb und Handausräumung. Durch die Auswertung und Umsetzung der damals überwiegend praktischen Erfahrungen und ständig weiterentwickelte Maschinenelemente wurden um 1900 die ersten Pendelschleudern mit direktem elektromotorischem Antrieb auf den Markt gebracht. Hebel und Schalter waren mit der Maschine verbunden. Im Mittelpunkt des Bedienkonzepts stand die Maschine und nicht der Bediener. 

 

Als die Maschine der Mittelpunkt war

Hängende Zentrifuge für Riemenbetrieb. Zum Vergrößern klicken.
Schwarzweiß Darstellung einer hängenden Zentrifuge

Das nächste Bild links zeigt die Steuerung der Zentrifuge durch Hebel und Handräder, die vorwiegend im Maschinen- und Anlagenbau Anwendung fanden. Dazu wurden sie an Armaturen, Werkzeugmaschinen und Getriebemotoren angebracht, wo sie Ventile öffneten und schlossen. Und das Foto rechts daneben ist eine alte BMA-Zentrifugenstation in der Zuckerfabrik Königslutter in Deutschland.

 

Alte Zentrifugenstation in der Zuckerfabrik Königslutter in Deutschland
Alte Zentrifugenstation in der Zuckerfabrik Königslutter in Deutschland

Großer Entwicklungsschritt: Steuerungen werden elektrisch, G1000 BMA-Zentrifuge

G1000 BMA-Zentrifuge
Alte G1000 BMA-Zentrifuge

"G1000 BMA-Zentrifuge" veranschaulicht, wie das Steuerungselement zum zentralen Teil der Maschine wurde. Der Wandel des Bedienkonzeptes bringt auch im Sprachgebrauch eine Änderung mit sich. Das Steuerungselement wird nun als Kommandogerät bezeichnet und ist zentral am Zentrifugengerüst angeordnet. Es enthält die Schalt- und Kontrollelemente für die Bedienung. Alle Bewegungen werden elektropneumatisch gesteuert und mit Endschaltern überwacht. Signallampen im Kommandogerät zeigen Ablaufphasen und eventuelle Störungen. Hebel und Handräder sind durch Knöpfe, Schalter und Leuchten ersetzt worden. Dieses Konzept ermöglicht, die Maschine durch speicherbare Steuerungen zu bedienen. Die Einstellung der Maschine beruht nicht mehr auf dem Feingefühl des Bedieners, sondern auf standardisierten Einstellungen in der zentralen Steuerungseinheit. 

 

Grafische Benutzeroberfläche bringt Vorteile

BMA S7 HD control
BMA S7 HD Bedienpenel

Übersichtliche Grafiken und die systematische Anordnung von Knöpfen & Co. ermöglichen bei dieser Zentrifugen-Generation die einfachere Bedienung – siehe "BMA S7 HD control". Die Steuerungseinheit befindet sich zur komfortablen Bedienung auf einem beweglichen Schwenkarm. So rückte der Bediener stärker in den Mittelpunkt des Steuerungskonzepts.

Von Hebel zu Touch Entwicklung des HMI im zeitlichen Verlauf

Die digitale Revolution in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts beeinflusste auch das Bedienkonzept der Zentrifugen von BMA. 

Seit Mitte der achtziger Jahre ist jede Maschine mit einer SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung) ausgestattet, sodass man nun alle Informationen der unterschiedlichen Sensoren und Messinstrumente, die in der Zentrifuge verteilt sind, kontrollieren und analysieren kann. Dies ermöglicht einen automatisierten Betrieb der Maschine. Die aktuelle Generation der Zentrifuge, bietet ein Touchscreen-Display mit überwiegend digitalen und physikalischen Bedienelementen. Im Gegensatz zu fest installierten Knöpfen und Reglern, kann das Interface des Displays an den Kundenwunsch angepasst werden. Zusätzlich bietet die grafische Darstellung mehrere Ebenen in der Menüführung. Relevante Daten über die Prozessphasen (Laden, Beschleunigen, Entladen) und den Leistungsstand werden in einer Darstellung zusammengefasst.

 

Entwicklung des HMI im zeitlichen Verlauf
Displaydarstellung der Entwicklung des HMI im zeitlichen Verlauf

Dieser technologische Fortschritt bedeutet, dass der Maschinenbediener immer stärker eine Funktion zur Überwachung und Regelung der Anlage einnimmt. Außerdem markiert diese Entwicklung einen wichtigen Meilenstein in der Etablierung von wesentlichen Sicherheitsfunktionen von BMA.

Die Sicherheitstechnik spielt eine wichtige Rolle.

Die Beschleunigung der Trommel erzeugt eine hohe Nutzlast innerhalb der Zentrifuge. Der Einsatz von SPS in Kombination von Sensoren, sorgen die Ausfallsicherheit der Maschine. Das moderne HMI ist in der Lage, konkrete Fehler und Störungen in der Maschine darzustellen. Die Störung wird nicht mehr durch eine blinkende Lampe dargestellt, sondern durch eine Textmeldung oder ein spezifisches Symbol im Display. Diese Schnittstellenfunktion übernimmt eine Speicherprogrammierbare Steuerung (kurz SPS) mit verschiedenen Sicherheitsfunktionen. Die Software überwacht wichtige Parameter wie Vibrationen und Geschwindigkeit der Trommel, und gewährleistet einen reibungslosen und störungsfreien Betrieb der Maschine. In der dritten Produktserie der Zentrifugen ist dies als Standard integriert.

Die technische Entwicklung der Steuerung

Bedienpanel und HMI
Ein Bedingpanel und HMI

Aufgrund der rasanten Entwicklung der Elektronik und der hohen Anforderungen des Marktes hat BMA 2019 die dritte Produktserie der E-Zentrifugensteuerung vorgestellt. Das aktuelle HMI ist ein zwölf Zoll großes und bietet ein mehrsprachiges Touchscreen Panel. Die Oberfläche des Menüs lässt sich intuitiv bedienen. Die Zentrifuge lädt automatisch die Füllmasse und maximiert den Ladeprozess. Das Speichern von Rezepten (Parametern) macht es möglich, mit einem Klick auf der Bedienoberfläche eines von verschiedenen Produkten auszuwählen. Das Hinzugeben von Wasser wird entsprechend der Ladung justiert. Die Software der Zentrifuge ist in der Lage, den Benutzer auf eine bestimmte Situation in der Produktion hinzuweisen und dem Bediener eine optimale Verfahrensweise zu empfehlen. Ein Beispiel: Sie macht den Benutzer auf „harten Zucker“ in der Trommel aufmerksam, damit entsprechende Maßnahmen ergriffen werden können. Standardisierte Abläufe ermöglichen eine gleichbleibende Zuckerqualität und einen effizienten Betrieb der Anlage.

 

Maschinendaten weltweit abrufbar

Schematische Darstellung der Sicherheitssensoren in einer BMA-Maschine (E-Serie)
Schematische Darstellung der Sicherheitssensoren in einer BMA-Zentrifuge (E-Serie)

Die aktuelle SPS-Generation von BMA E-Zentrifugen verfügen Router über eine integrierte Schnittstelle zur smart4sugar Plattform. Über diese Schnittstelle sind Live-Maschinendaten online verfügbar und können über den smart.monitoring Service von BMA dargestellt und ausgewertet werden. Durch diese Datenbetrachtung mit smart.monitoring geht das Bedienkonzept von Zentrifugen noch einen Schritt weiter: Daten zu jeder Zeit und an jedem Ort der Welt verfügbar – und das sogar auf dem eigenen Smartphone.

 

Retrofit: Zentrifugen erleben zweite Jugend

Ergebnis eines Retrofits für G-Maschinen
Station mit 4 BMA-G-Zentrifgen

Die Steuerung und Elektrik einer 20 Jahre alten Zentrifuge entspricht in vielen Fällen nicht mehr den aktuellen Sicherheitsstandards. Für dieses Problem bietet BMA eine Lösung. Um diesen Maschinen weiter betreiben zu können, bietet BMA ein so Retrofit-Programm an. Dieser Service stattet die G- und B-Maschinen mit den neuesten Sensoren, Aktuatoren, SPS, Bedienpanel (HMI) und aktueller Software aus. Das Upgrade des Antriebes (Motor und Frequenzumrichter) erhöht die Leistung, sodass sich durch das Retrofit neue Produktionsanforderungen erfüllen lassen.

Die Vielzahl an technischen Innovationen zeigt, dass BMA seine Kunden seit der ersten industriellen Revolution bis hin zur aktuellen digitalen Revolution begleitet. Die nächste Entwicklung steht bereits in den Startlöchern: Das Industrial Internet of Things (IIoT) für Maschinen und Anlagen. Die Plattform „smart4sugar“ ist der Ausgangspunkt für alle weitere digitale Aktivitäten von BMA. Diese Plattform ermöglicht einen Zugriff auf Betriebsdaten jederzeit und weltweit.

Passion for Progress ist Teil unserer Identität – deshalb blicken wir gemeinsam mit Spannung den weiteren Entwicklungen, Innovationen und technologischem Fortschritt entgegenblicken.

 

José Garrido
Portrait of one ot the authors José Garrido
Julius Kröger
Portrait of one of the author Julius Körger