Das Mess-, Regel- und Automatisierungssystem Jumo Mtron T in der Brauereitechnik für das perfekte Bier

Das Bierbrauen ist ein Prozess bei dem lange Tradition und viel Erfahrung der Braumeister zusammenfließen. Heutzutage sind viele Brauereien auf dem neusten Stand der Technik, um eine effiziente und energieoptimierte Produktion sicherzustellen. Dabei ist das Sudhaus neben dem Gärkeller der kostenintensivste Bereich. Hier wird aus Malz und Wasser erst Maische und dann Würze hergestellt. Der Einsatz von verlässlicher Mess- und Regeltechnik unterstützt die Braumeister bei einer effizienten Produktion. Mit dem neuen Mess-, Regel- und Automatisierungssystem Jumo Mtron T können nun viele Prozessschritte in einem System kombiniert werden, wodurch auf Dauer Kosten erheblich reduziert werden können.

Maischen und Würzekochen: entscheidender Faktor Temperatur

Der sensible Prozess des Maischens ist sehr stark temperaturabhängig. Denn die Malzenzyme, die die im Malz enthaltene Stärke zu Zucker spalten, sind sehr temperaturempfindlich. Die Enzyme haben ihr optimales Wirkungsspektrum nur innerhalb eines kleinen Temperatur- und pH-Wert- Bereiches. Eine verlässliche Regelung eines vorgegebenen Temperatur-Zeit-Programmes ist hier unbedingt notwendig. Auch beim Würzekochen benötigen Brauer ein verlässliches Temperatur-Zeit-Programm um beispielsweise die Bitterstoffe aus dem Hopfen zu extrahieren. Bei diesem Vorgang herrschen sehr hohe Temperaturen, wodurch auch viele gute Bestandteile der Würze negativ beeinflusst werden können. Daher ist es auch hier von großer Bedeutung, den Prozess hochgenau auszuregeln, um die Würze nicht mehr als unbedingt notwendig zu beanspruchen.

Die richtige Steuerung für optimale Qualität

Jumo Mtron T liefert hier die perfekte Lösung, um alle Prozesse im Sudhaus inklusive dem Abläutern und der Whirlpool-Steuerung mit einem System zu realisieren. Zum einen kommt im Jumo Mtron T die weit verbreitete Soft-SPS Codesys V3 zum Einsatz, zum anderen sind in dem neu konzipierten Automatisierungssystem vollständig aufeinander abgestimmte Module zur Regelung, Messwerterfassung und Registrierung vereint. Die Vernetzung und Datenkommunikation der einzelnen Komponenten erfolgt über EtherCAT, einem in der Mess- und Automatisierungstechnik weitverbreiteten, schnellen, Ethernet-basierten Systembus. Bis zu neun Programmgeber ermöglichen dabei eine autarke Regelung von Maischen, Abläutern und Würze kochen. So kann beispielsweise während des Würze Kochens bereits der nächste Ansatz eingemaischt werden. Während die Temperatur-Zeit-Programme beider Prozesse ablaufen, registriert Jumo Mtron T zusätzlich alle vom Anwender gewünschten Daten, wie z. B. Temperatur, Druck, pH-Wert, Durchfluss, Dampftemperatur oder die Rührgeschwindigkeit. Mit dem SPS Programmiersystem Codesys stehen dem Anwender dabei alle Möglichkeiten offen, um den Prozess so zu automatisieren, wie er es wünscht.

Aufbau mit System

Das Jumo Mtron T System besteht aus einer Zentraleinheit mit Multifunktions-Touchpanel. Die Zentraleinheit kann dabei ganz individuell mit verschiedenen Modulen (bis zu 30) bestückt werden und somit individuell an die Anforderungen des Sudhauses angepasst werden. Je nachdem wie groß die Brauerei ist und wie viele Maischebottiche und Würzepfannen vorhanden sind. Um das System zu komplettieren, ist Jumo Mtron T zusätzlich zur SPS Funktion Codesys V3 mit einem Programmgeber und Grenzwertüberwachungsfunktionen sowie mit  Mathematik- und Logikmodulen ausgestattet.

Als Mensch-Maschine-Schnittstelle verfügt das Multifunktionstouchpanel über vordefinierte Bildschirmmasken, wie z. B. Reglerübersichtsbild, Regelkreisbild, Programmgeber, eine komplett integrierte Registrierfunktion und Chargenprotokollierung. Das Geräte-Info-Fenster liefert einen schnellen Überblick über das projektierte System. Weiterhin stehen Prozessbilder, Programmeditor, Ereignis- und Alarmlisten, Gerätedetailbilder und Konfigurationsmasken der einzelnen Module zur Verfügung.

Die Zentraleinheit beinhaltet die Prozessbilder der verschiedenen Prozesse im Sudhaus und verwaltet gleichzeitig die Konfigurations- und Parameterdaten des Systems. Die Inbetriebnahme der Messwerterfassungs- und Regelaufgaben erfolgt schnell und komfortabel über das Jumo Setup-Programm, wofür kein Spezialwissen erforderlich ist. Mittels Webserver können bequem und zuverlässig die Prozesswerte abgerufen werden.

Eine Hardware für verschiedene Prozessgrößen

Als Ein-/Ausgangsmodule stehen verschiedene Bausteine zur Verfügung, wie z. B. das 4-Kanal Analog-Eingangsmodul mit vier galvanisch getrennten universellen Analogeingängen für Thermoelemente, Widerstandsthermometer sowie Einheitssignale z. B. 4…20 mA. Hierdurch können mit der gleichen Hardware verschiedenste Prozessgrößen präzise erfasst und digitalisiert werden – dies vereinfacht Planung, Disposition und Lagerhaltung. Die verschiedenen Eingangssignale lassen sich schnell und komfortabel über das Touch Panel sowie über die zugehörige Konfigurationssoftware einstellen.

Das Mehrkanal-Reglermodul unterstützt bis zu vier autarke PID-Regelkreise mit schneller Zykluszeit und bewährtem Regelalgorithmus, ohne die Zentraleinheit zu belasten, da jedes Reglermodul mit einem eigenen Prozessor für die Regelung ausgestattet ist. Das System erlaubt dabei den gleichzeitigen Betrieb von bis zu 120 Regelkreisen und wird dadurch auch sehr anspruchsvollen Regelprozessen gerecht. Mittels Optionssteckplätzen können Ein- und Ausgänge jedes Reglermoduls individuell erweitert und angepasst werden. Durch die autarke Regelung erhalten Anwender ein Höchstmaß an Sicherheit, denn die Regelkreise erfüllen unabhängig von der Zentraleinheit schnell und zuverlässig ihre Regelaufgaben.

Ein 4-Kanal Relaismodul ermöglicht die Visualisierung von vier Schaltzuständen mit LEDs. Die Relaisausgänge sind mit jeweils einem Wechslerkontakt AC 230 V / 3 A ausgestattet. Für jeden Kanal steht eine abnehmbare Klemmleiste mit Push-In-Technologie zur Verfügung, wodurch eine Zeitreduktion bei der sicheren Verdrahtung ermöglicht wird.

Das 12-Kanal Digital-Ein-/Ausgangsmodul bietet höchste Flexibilität durch frei wählbare digitale Ein- oder Ausgangskanäle DC 0/24 V. Auch hier gilt: Jeder Kanal lässt sich individuell über das Touch Panel oder die Konfigurationssoftware einstellen. Somit können auf einem Modul beispielsweise 5 Eingänge und 7 Ausgänge konfiguriert werden. Die Belastbarkeit von bis zu 500 mA pro Digitalausgang garantiert dabei eine komfortable Planung der Anlage. Das zusätzliche Routermodul ermöglicht dabei auf Wunsch einen freien Systemaufbau durch die dezentrale Anordnung der Ein-/Ausgangsmodule auf zusätzlichen Hutschienen beziehungsweise in anderen Schaltschränken.

Vernetzung inklusive

Über die serienmäßige Ethernetschnittstelle lässt sich das System bequem an übergeordnete Prozeßssleitsystem anbinden. Zum Datenaustausch mit diesen Systemen steht beispielsweise ein OPC Server zur Verfügung, welcher eine einfache Anbindung ermöglicht. Weiterhin kann über die Ethernetschnittstelle der integrierte Webserver des Systems aufgerufen werden, um die Prozessdaten auch an entfernten PCs zu visualisieren.

Fazit

Jumo Mtron T bietet Brauereien durch seine komplett aufeinander abgestimmten Komponenten eine funktionsübergreifende Gesamtlösung aus einer Hand. Alle erforderlichen Messgrößen wie Durchfluss, Druck, Temperatur und pH-Wert können mit einem System erfasst, geregelt, registriert und überwacht werden.