Bessere Kontrolle und Berichterstattung für Substrat- und Erdmischungsanwendungen

Stichproben spielen in der Qualitätskontrolle der Substrat- und Erdmischungsproduktion eine wichtige Rolle. Die neuste Entwicklung in diesem Bereich sind verbesserte Prozesskontrollverfahren. Diese ermöglichen mithilfe modernster Geräte die Messung von Volumen, Feuchtigkeit, Masse und Dichte. Durch die Einbindung in aktuelle Managementsysteme tragen diese verbesserten Verfahren zur Steigerung der Qualität und Homogenität der Endprodukte bei.

Ob Sie ein bestehendes Qualitätskontrollsystem erweitern möchten oder den Kauf eines neuen in Betracht ziehen – die Funktionsweise solcher Geräte zu kennen ist in jedem Fall von Vorteil.

Managementsystem

Im Mittelpunkt jeder Qualitätskontrolle steht ein Managementsystem. Ohne Managementsystem können die meisten Geräte einer Produktionsanlage nicht effizient genutzt und angemessen überwacht werden. Ein Standardmanagementsystem wird über einen graphischen Touchscreen bedient, während SCADA-Systeme (Supervisory Control and Data Acquisition) über einen Desktop-Computer gesteuert werden und erweiterte Management-Funktionen bieten. Ein gutes SCADA:

• bietet einen umfassenden und genauen Überblick über den gesamten Vorgang
• fasst Produktionsdaten von verschiedenen Anlagen und Kontrollgeräten zusammen
• stellt Produktionsdaten schnell und einfach ablesbar dar
• ermöglicht und vereinfacht die Analyse von Produktionsdaten
• überwacht und speichert Fehlermeldungen und Alarme für die spätere Analyse

SCADA-Systeme der neusten Generation ermöglichen die Berechnung der Gesamtanlageneffizienz (GAE) und stellen den Qualitätskontrollprozess umfassend und mit 3-D-Bildern und farbigen Indikatoren zur Anzeige des Status einzelner Teile der Anlage in Echtzeit dar.

Gravimetrische Dosierung

Die gravimetrische (d. h. wiegende) Dosiereinheit für Dünger und Additive gehört zu den Kontrollgeräten, die am längsten auf dem Markt verwendet werden. Aus anderen Branchen ist sie bereits seit Jahrzehnten nicht mehr wegzudenken, in der Produktion von Substraten und Erdmischungen wird sie erst seit 10 bis 15 Jahren eingesetzt. Diese Dosiereinheit ist in verschiedenen Varianten erhältlich: mit Vibrations-, Schnecken- und Bandzuführung, wobei die Bandzuführung für diese Branche am besten geeignet ist. Bei der neusten Generation erfolgt die Zuführung während der Verarbeitung direkt aus einem Schüttgutbehälter, so wie es bei der volumetrischen Dosierung bereits häufig der Fall ist.

Jedoch misst eine gravimetrische Dosierwaage genauer als eine volumetrische. Grund für diese höhere Genauigkeit ist der geschlossene Regelkreis, der die Abgabemenge kontinuierlich an die vorgegebene Menge anpasst. Geräte, die mit einer einstellbaren Öffnung ausgestattet sind, bieten die größte Bandbreite an Durchflussmengen. Die so erzielte höhere Genauigkeit trägt zu einem besseren Lagermanagement für Dünger und Additive bei.

Volumenmessung

Ein weiteres Kontrollgerät ist die Bandwaage, die in der Zuschlagstoffindustrie zur Mengenmessung von Schüttgut (normalerweise in Tonnen pro Stunde) während der Beförderung auf einem Band zur Anwendung kommt. Da das Material von Substraten und Erdmischungen eine geringere Dichte als Zuschlagstoffe aufweist, eignen sich Bandwaagen für diese Art von Material nicht für besonders genaue Messungen. Grund hierfür ist, dass Variationen der Bandspannung und -ausrichtung zwar kaum Einfluss auf die Messung von dichtem Material wie Zuschlagstoffen haben, bei der Messung von leichtem Material jedoch ein hohes Fehlerpotenzial bergen. Soll dennoch eine Bandwaage zum Einsatz kommen, sollte das gesamte Förderband auf einer Waage montiert werden, um unerwünschte Kräfte zu eliminieren und somit genauere Messergebnisse zu erzielen.

Die genaueste Messung von leichten Materialien bieten Laservolumensensoren. Diese Sensoren messen nicht das Gewicht, sondern das Profil des auf dem Förderband beförderten Materials. Da die Messung des Volumens in der Substrat-/Erdmischindustrie weit verbreitet ist, lassen sich Laservolumensensoren problemlos integrieren und von Maschinenführer verstehen. Mittels Laservolumensensorik kann durch Messung der Durchflussrate von zuströmendem Schüttgut auch der Sollwert einer gravimetrischen Dosiereinheit gesteuert werden. Die Durchflussmessung eignet sich für viele Anwendungsbereiche: von der Steuerung von Abfülltrichtern über die Sicherstellung eines gleichbleibenden Rohmaterialflusses bis hin zur Messung der Produktionsmenge für die Inventur.

Feuchtigkeitskontrolle

Auch die Feuchtigkeitskontrolle profitiert vom Einsatz von Spezialkomponenten. Traditionelle Kugelventil- und Bohrstangenvorrichtungen werden durch moderne Servoventile und Durchflussmesser ersetzt, die mit Sensoren verbunden sind und so einen genauen und konstanten Feuchtigkeitsgehalt im zu bearbeitenden Material sicherstellen.

Dichtemessung

Auch die Dichte spielt in der Verarbeitung von Substraten und Mischungen – besonders in Europa – eine große Rolle. Sie lässt auf den Feuchtigkeitsgehalt schließen und kann zur Ermittlung des Volumens von Schüttgut dienen. Die Dichte lässt sich auf unterschiedliche Weisen bestimmen. Zum einen kann eine Kombination aus Laservolumensensor und Förderband auf einem Wägesystem, wie es unter „Volumenmessung“ beschrieben wird, verwendet werden.

Bei korrekter Positionierung eines Volumensensors als Inline-Gerät kann dieser verschiedene Funktionen erfüllen. So kann er beispielsweise gleichzeitig den Feuchtigkeitsgehalt und den Zufluss von Material kontrollieren und die Dichte messen. Zum anderen kann die Dichte auch mittels einer Probeneinheit ermittelt werden, die aus einem auf Wägezellen montierten Behälter mit bekanntem Gewicht und einer Probenahmeeinrichtung besteht (normalerweise ein Abnahmeband oder eine bewegliche Platte). Sobald Material, dessen Dichte bestimmt werden soll, in den Behälter gefüllt wird, zeigt die Probeneinheit die Dichte an. Im Gegensatz zum multifunktionalen Laservolumensensor kann eine Probeneinheit nur zur Ermittlung der Dichte verwendet werden. Außerdem kann die Dichte mittels eines radioaktiven Sensors ermittelt werden. Wird Material, welches in Menge und Zusammensetzung einheitlich ist, an diesem Sensor vorbeigeführt, kann dieser die Dichte dieses Materials ermitteln. Da Substrate und Mischungen jedoch oft verschiedene Ausgangsmaterialien enthalten (Torf, Kompost, Erde usw.), sind die mittels eines radioaktiven Sensors ermittelten Werte ungenau. Darüber hinaus ist für den Einsatz radioaktiver Sensoren eine besondere staatliche Genehmigung erforderlich und sie eignen sich aufgrund der teuren Beschaffung und Entsorgung eher weniger für diese Branche.

Autor: Julien Dubé - Für die Programmierung verantwortlicher Automatisierungsingenieur