Keimzelle ohne Stillstand

Als Anbieter für Zuckerrüben-Saatgut versorgt das Unternehmen KWS Saat ihre Kunden mit speziell auf deren Anforderungen zugeschnittenen Saatgut-Sorten für den konventionellen und ökologischen Landbau. Dazu muss das Saatgut unter geeigneten klimatischen Bedingungen vermehrt und aufbereitet werden. In diesem hochautomatisierten Aufbereitungsprozess für Zuckerrüben-Saatgut sichert Turcks RFID-Lösung BL ident die kontaktlose Energie-, Adressdaten- und Messwertübertragung von Temperatursensoren im Inneren von Siloboxen und damit eine hohe Anlagenverfügbarkeit – auch durch Profinet-S2-Redundanz der RFID-Interfaces. Die Möglichkeit der automatischen Adresszuweisung und Turcks HF-Busmodus zum Anschluss von bis zu 32 HF-Schreib-Lesegeräten pro Port garantieren dabei schnelle Installation, effiziente Lagerhaltung und einfachen Gerätetausch im Servicefall.

Als einer der weltweit führenden Saatgut-Spezialisten für Mais, Zuckerrüben und Getreide setzt KWS Saat modernste Methoden der Pflanzenzüchtung ein, um die Erträge von Landwirten zu steigern sowie die Widerstandskraft von Pflanzen gegen Krankheiten, Schädlinge und abiotischen Stress weiter zu verbessern. Das Saatgut muss dazu unter kontrollierten Klimabedingungen und höchsten Qualitätsstandards vermehrt und aufbereitet werden. In der Zuckerrübensaatgut-Produktion am Standort Einbeck bereitet KWS die Zuckerrübensamen in einem hochautomatisierten, mehrstufigen Prozess auf. Zwischen den einzelnen Prozessschritten wird das Saatgut vollautomatisch in Boxen transportiert und in einem dynamischen Hochregalsystem gelagert. Zur Sicherung der Saatgut-Qualität ist es erforderlich, die Temperatur im Inneren der Lagerboxen bestimmen und überwachen zu können jederzeit und möglichst exakt.

Verfügbar durch Profinet-S2-Systemredundanz

Das Saatgut muss bestimmte Anforderungen erfüllen, zum Beispiel hinsichtlich der Toleranzen gegen verschiedene Krankheiten oder Trockenheit. Die entsprechenden Daten werden im System zwischen einem Server und der Steuerung ausgetauscht und verarbeitet. „Käme es in Folge eines Steuerungsausfalls zum Verlust von Silodaten, könnte nicht mehr nachvollzogen werden, welches Saatgut in welcher Box gelagert wird“, sagt Christian Fricke, Team Leader Technische Innovationen bei KWS. „In diesem Fall bliebe nichts anderes, als das nicht mehr zuordenbare Saatgut zu entsorgen. Das ist bei einem hochpreisigen Produkt, das kurzfristig nicht reproduzierbar ist, natürlich nicht gewollt.“

Das gesuchte Lagerhaltungssystem muss daher höchste Verfügbarkeit und Datensicherheit garantieren. Systeme auf Profinet-Basis können für diese Zwecke mit einer redundanten Steuerung ausgelegt werden, die in der Profinet-Spezifikation als S2-Redundanz bezeichnet wird. Turcks kompakte TBEN-RFID-Interfaces mit Profinet-S2-Systemredundanz für hochverfügbare Systeme erfüllen diese Anforderung. Im Falle eines steuerungsbedingten Ausfalls übernimmt eine parallele SPS die Prozesssteuerung automatisch und ohne Datenverlust. Ein weiterer Vorteil: Die robusten RFID-Interfaces in Schutzart IP67 können ohne Schutzgehäuse direkt vor Ort im Lager montiert werden.

Drahtlose Energie- und Messwertübertragung

Im Aufbereitungsprozess übernimmt ein Roboter die dynamische Entnahme und Platzierung der Saatgut-Boxen auf dem jeweiligen Regalplatz. Basierend auf den bisherigen Erfahrungen des Produktionsteams, lag das Augenmerk bei der neuen Lösung auf einer kontaktlosen Energie- und Signalübertragung: „Im vorherigen System erfolgte die Signalübertragung über Kontaktstifte unter der Box“, erklärt Fricke die Ausgangssituation. „Jedoch führten Verunreinigungen an den Kontaktstiften oder eine ungenaue Platzierung der Boxen auf den Stiften immer wieder zu Stillstandzeiten in der Produktion, weshalb wir nach einer verbesserten Lösung suchten.“

RFID-Lösung sieht an der Unterseite jeder

Box RFID-Tags mit angeschlossenem-Sensorelement vor, das die Temperatur im Inneren des Lagerbehälters misst. Jeder Regalplatz ist mit einem RFID-Schreib-Lesegerät ausgestattet, das den Datenträger an der Box ausliest, sobald sie eingelagert wird. Zudem versorgt das Schreib-Lesegerät den Temperatursensor über die im Datenträger induzierte Spannung mit Energie. Dadurch entfällt der Wartungsaufwand einer batterieversorgten Lösung vollständig.

Automatische Identifikation mittels RFID

Die Verwaltung der Boxen übernimmt das Leitsystem des Hochregallieferanten. Gleichzeitig empfängt ein Prozessleitsystem die Buchungstelegramme der Steuerung. Wird beispielsweise eine Box auf eine neue Position gestellt, passt das Prozessleitsystem die Einträge in der Datenbank an. „Das Lagersystem merkt sich, wo eine Box eingelagert wurde“, erklärt Fricke.

Die RFID-Technologie erlaubt eine eindeutige und lückenlose Überwachung aller Boxen während des Transports und der Lagerung. Durch die auf dem RFID-Tag an der Unterseite der Box gespeicherte ID kann jederzeit geprüft werden, ob die Box auf dem richtigen Regalplatz steht. Kommt es zu Unstimmig­keiten, wird ein Lagerabgleich vorgenommen. Damit liefert das RFID-System die Basis zur Verifikation der Datenbankinformation. „Das ist für uns die perfekte Lösung“, sagt Dr. Joris van Dort, Manager Technische Innovationen bei KWS. „Die Messwerte werden draht­-los übertragen und die Lagerboxen berührungslos identifiziert.“

Schnelle Inbetriebnahme dank HF-Busmodus

Eine Hauptanforderung an das neue System bestand darin, die komplexe Geometrie der alten Lösung und seinen hohen Verkabelungs- und Verdrahtungsaufwand zu vermeiden. Hier punkten Turcks RFID-Interfaces mit einem marktweit einzigartigen Feature: dem HF-Busmodus. Diese Funktion erlaubt den Anschluss von bis zu 32 HF-Schreib-Lesegeräten pro Port. Das senkt in Applikationen mit vielen Schreib- und/oder Lese-Positionen Verdrahtungsarbeit wie auch Kosten erheblich. Temperaturwerte und IDs werden zyklisch ausgelesen. Auf diese Weise ist eine kontinuierliche Temperaturüberwachung sichergestellt. Zudem können die ausgelesenen Werte den Behältern jederzeit zugeordnet werden. „Dass die Turck-Lösung den HF-Busmodus verwendet, spielte uns super in die Karten“, so Fricke. „So konnten wir die RFID-Schreib-Lesegeräte einer Regaletage ohne großen Aufwand installieren und mussten die vorkonfektionierten Leitungen nur noch mit T-Stücken verbinden.“

Vorteile durch automatische Adressierung

Sowohl bei Inbetriebnahme als auch im Servicefall erweist sich die automatische Adressierung der RFID-Schreib-Lesegeräte als großer Vorteil der Turck-Lösung. Nach Verbindung mit den T-Stücken erhalten die Geräte automatisch Adressen zugewiesen, die im Webserver freigeschaltet wurden. Ist ein Gerät defekt und muss ausgetauscht werden, registriert die TBEN nach der Entnahme, welches Schreib-Lesegerät fehlt. Wird ein neues Modul verbunden, erhält es automatisch die Adresse seines Vorgängers. Die Lagerung vorkonfigurierter Ersatzgeräte oder das umständliche Adressieren von Ersatzgeräten im Servicefall sind damit nicht mehr nötig.