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Automobilindustrie

Johnson Controls

Modernisierung der Leittechnik einer Anlage zum Recycling von Batterien mit PCS7

Das Unternehmen

Johnson Controls (kurz: JCI) ist ein globales Unternehmen mit einem breit gefächerten Produkt- und Serviceangebot für die Building- und Automotive-Branche. Über 168.000 Mitarbeiter weltweit erzeugen hochwertige Produkte zur Optimierung der Energieeffizienz von Fahrzeugen und Gebäuden. Bereits im Jahr 1885 gründete Warren Johnson infolge seiner Erfindung des ersten elektrischen Raumthermostats das zunächst unter dem Namen „Johnson Electric Service Company“ geführte Unternehmen in Milwaukee, Wisconsin, USA und verschrieb sich damals schon dem Engagement für Nachhaltigkeit. Inzwischen ist das Unternehmen in drei Geschäftsfelder gegliedert. Verteilt auf 500 Niederlassungen in über 150 Ländern, werden in der Sparte „Building Efficiency“ Produkte, Dienstleistungen und Lösungen aus den Bereichen Heizung, Klimatisierung, Lüftungs-, Kühl- und Sicherheitstechnik für Gebäude angeboten. Im Bereich „Automotive Experience“ werden Autositze, Dachhimmelsysteme, Türverkleidungen, Instrumententafeln sowie Elektronik für Fahrzeuginnenräume hergestellt. Über 250 Standorte in 125 Ländern zählen zu dieser Sparte. „Power Solutions“, als drittes Geschäftsfeld, entwickelt und produziert Bleisäure-Fahrzeugbatterien sowie innovative Batterien für Fahrzeuge mit Start-Stopp-Funktion, Hybrid- und Elektrofahrzeuge.

Aufgabe und Lösung

Am Standort in Krautscheid (Rheinland-Pfalz) werden Bleisäure-Fahrzeugbatterien recycelt. Für die bereits laufende Anlage sollte eine Modernisierung des Automatisierungssystems vorgenommen und dieses um einige Zusatzfunktionen erweitert werden. Weiterhin war es Aufgabe, eine Lösung bereitzu-stellen, welche sowohl flexibel und modular, als auch hochverfügbar ist. Vom Prozessablauf her werden die zu recycelnden Batterien zunächst in einen Zerkleinerer gegeben, damit die Säure vom Rest der Batterie getrennt werden kann. Die zerkleinerten Batterien werden in einem bestimmten Verhältnis u. a. mit Koks gemischt und bilden zusammen das Einsatzmaterial für den Schachtofen.

Hier wird das Blei der Batterie herausgeschmolzen. Das geschmolzene Blei wird daraufhin in Rohblöcke gegossen und im weiteren Prozessverlauf veredelt. Über die thermische Nachverbrennung werden die dann noch verbleibenden Komponenten verbrannt und die Gase über Filtersysteme gereinigt. Verschiedene Regelkreise halten die Abgastemperatur über Luft- und Wasserkühlung auf einem konstanten Niveau. Die Gase werden anschließend sauber nach außen geführt. Als Leittechnik setzte focus SIMATIC PCS7 mit einer hochverfügbaren Steuerung des Typs SIMATIC 416-5H ein, welche redundant und daher ausfallsicher ist. Die Steuerung koppelt über ein ebenfalls redundantes Profibus-System auf zehn ET200M-Baugruppen. Zur Verbindung mit einer weiteren SPS für die Brennersteuerung und die Filteranlage, wurde ein Ethernet mit Ring-Topologie aufgebaut.

Ein SIMATIC SCALANCE X216 regelt die Kommunikation im Ring und sorgt dafür, dass der Bus auch dann in Betrieb bleibt, wenn eine Station ausfällt. In diesem Ring befinden sich auch die Server und Bedienstationen für die Visualisierung der Anlage. Für die Benutzerverwaltung und die Anmeldung an den PCS7 Bedienplätzen wurde durch focus eine zentrale Lösung aufgebaut, die es den Bedienern ermöglicht, sich mit den betriebseigenen RFID Karten an den Bedienplätzen der Leittechnik anzumelden. Die Lösung nutzt SIMATIC LOGON in Verbindung mit einem modularen Addon, das die Zuordnung der Bediener zu den RFID Karten verwaltet. Seitens JCI wurde eine Trennung der Office-IT und des Prozessnetzwerkes gefordert. Trotzdem sollte die Anlage sowohl per Fernwartung über das Internet wartbar, als auch per Website aus dem Officenetzwerk einzusehen sein. Um diese Anforderung zu erfüllen, wurde von focus eine Security-Lösung basierend auf SIMATIC SCALANCE S-Technologie eingesetzt, die eine benutzerspezifische Firewall zur Verfügung stellt und somit nur autorisierten Benutzern Zugriff auf das Prozessnetz gewährt. Der Umbau des Automatisierungssystems erfolgte während einer Stillstandsphase der Anlage und konnte bereits nach einer Woche erfolgreich abgeschlossen werden.

Das Projekt kompakt

Recycling von Bleisäure-Batterien

  • Schachtofen zum Recyceln von Fahrzeugbatterien
  • Veredelung des gewonnenen Bleis
  • thermische Nachverbrennung und Filtersysteme zum sauberen Verbrennen der Bestandteile
  • Regelung des Wasser-Luft-Kühlsystems
  • umweltfreundliches Verfahren und Förderung der Nachhaltigkeit

 

Automatisierungstechnik

  • redundante PCS7-Leittechnik mit SIMATIC AS 416-5H
  • redundantes Profibus-System
  • Ethernet mit Ring-Topologie, Überwachung durch SCALANCE X216
  • Netzwerk Security durch SIMATIC SCALANCE S
  • zehn ET200M-Baugruppen, Kopplung zu weiteren Steuerungen
  • SIMATIC Rack-PC‘s für die Server und die Engineering Station
  • zentrale Benutzerverwaltung mit Standard RFID Karten