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Donnerstag, 18. August 2011

Precision Pumping Systems verhilft zu mehr Effizienz in der Rinderhaltung

Precision Pumping Systems unterstützte Simplot bei der Entwicklung eines Mess- und Regelsystems für eines der größten Feedlots der USA.

 

PrecisionPumpingSystem

 

  • InduSoft Web Studio wurde für die Entwicklung eines Mess- und Regelsystems für einen 2,4 Millionen qm großen Feedlot verwendet.

  • Mit der Anwendung lassen sich Füllstand, Druck, Durchfluss und Pumpstatus überwachen. Des Weiteren wird die Anpassung der Prozess-Sollwerte von SPS an allen Standorten ermöglicht.

  • Simplot konnte je nach Tageszeit und Wetterverhältnissen den Stromverbrauch um 30-70% senken. Der Wasserverbrauch im Mastbetrieb wurde sogar um 90% verringert.

 

 

 

Bild 1: Auf der kompletten Bildschirmansicht können Mitarbeiter den Status jedes einzelnen Brunnens separat abrufen.

 

Hintergrund

Die USA sind eines der wichtigsten Lebensmittelexportländer, insbesondere was Rindfleisch betrifft. In Feedlots, wie z.B. dem von Simplot Land and Livestock geführten Betrieb in Grandview, Idaho, wird der Großteil des Viehbestands der USA für den heimischen und ausländischen Markt versorgt. Auf dem Mastbetrieb werden Rinder und andere Nutztiere aufgezogen, um das für die Schlachtung ideale Gewicht zu erreichen. Der Preis pro Rind bei Abverkauf vom Feedlot richtet sich nach dem Körpergewicht des Tieres. Ein gesundes Tier bedeutet für ein Feedlot also Stabilität bei den Margen.

 

Da Mastbetriebe viele Tiere füttern, unterbringen und mit Wasser versorgen müssen, verwundert es nicht, dass sie strenge Vorgaben erfüllen müssen, besonders hinsichtlich des Wasser- und Abwassermanagements im Betrieb. Der Clean Water Act der EPA (Environmental Protection Agency) reguliert in den USA die Tierfütterung. Feedlots benötigen große Mengen an gesundheitlich unbedenklichem, sauberem Wasser für die Versorgung von Vieh. Je nach Jahreszeit kann der Viehbestand von einem Monat auf den anderen stark variieren. Damit in Zeiten niedriger Viehbestände weniger Wasser verbraucht wird, müssen Ressourcen sinnvoll eingesetzt werden.

Das Simplot Land and Cattle Feedlot ist ein 2,4 Millionen qm großer Mastbetrieb in Grand View, ca. 100 km südwestlich von Boise. Grand View bietet mit einer Kapazität von 150.000 Stück Vieh die größte Mastfläche für Nutztiere innerhalb der USA. Futter kann problemlos auf Weiden mit 100 bis 1.000 Rindern verteilt werden. Das Wetter ist das ganze Jahr über mild und der Betriebsstandort durch natürliche Felsformationen geschützt, so dass ideale Bedingungen für die Rinderhaltung gegeben sind.


Um den Wasserverbrauch zu regulieren und andere Prozesse, wie z.B. Entstaubung und Cattle Cooling zu automatisieren, entschied sich Simplot für eine Zusammenarbeit mit Precision Pumping Systems in Boise, Idaho. Precision Pumping Systems wählte mit InduSoft Web Studio die ideale SCADA-Software-Lösung für die Prozessoptimierung innerhalb des Betriebs. Dank vorausgegangener Erfahrungen mit InduSoft, konnte PPS (Precision Pumping Systems) die schnelle und einfache Entwicklung der Anwendung sowie die problemlose Anbindung an bereits bestehender Hardware gewährleisten.

 

Die Herausforderung

Der Feedlot bot Precision Pumping Systems einige neue Herausforderungen. Je nach Marktsituation versorgt der Mastbetrieb bis zu 130.000 Rinder gleichzeitig. Bei geringer Nachfrage liegt die Zahl zwischenzeitlich unter 40.000. Diese starke Schwankung im Viehbestand hat zur Folge, dass der jährliche Wasserbedarf variiert, je nachdem wie groß der Viehbestand ist. Ebenso nehmen die Temperaturverhältnisse, die von -18°C bis 41°C reichen können, Einfluss auf den Wasserbedarf der Tiere.

Da aufgrund von Regelungen und Kontrollen über den Verbleib von Gülle Wasser nicht von der Betriebsstätte ausgeschleust werden darf, ist es umso wichtiger, unnötigen Wasserverbrauch im Betriebsablauf zu vermeiden.

Außerdem benötigte Simplot eine zuverlässige Abwasserreinigungsanlage, um Produktionsabwässer zusätzlich reinigen zu können. Die Komponenten des von PPS entwickelten Wasserpumpensystems mussten streng koordiniert und automatisiert werden, um maximale Effizienz entfalten zu können. Außerdem musste das System flexibel genug sein, um auf den schwankenden Wasserbedarf der Tiere und sich verändernde Wetterverhältnisse reagieren zu können.

Bevor Simplot mit PPS in Verbindung trat, war es möglich, überschüssiges Wasser abzulassen. Die Brunnen wurden rund um die Uhr manuell gesteuert. Simplot benötigte ein neues System, das Wasserüberschuss vermied sowie Wasser, Arbeitskraft und Strom sparte. Precision Pumping Systems erfüllte mit einer in InduSoft Web Studio v7.0 entwickelten Anwendung diese Voraussetzungen.

 

 

PPS  

 

Bild 2: Nutzer erhalten auf der Brunnen- Ansicht detaillierte Informationen, vom Füllstand der Brunnen bis hin zum Betriebsdruck.

 

 

 

 

Die Lösung

Die für Feedlot entwickelte Anwendung überwacht und steuert eine Vielzahl von Geräten. PPS konfigurierte die InduSoft Web Studio-Anwendung mit einer Wireless LAN-Verbindung, mit der Simplot vom Pumpsystem des Hauptbeckens über die externen Brunnen bis hin zu den Turbinenpumpen alles überwachen kann.

Die von PPS entwickelte Anwendung überwacht Füllstand, Druck, Durchfluss und Pumpenstatus. Außerdem ermöglicht sie Nutzern, die Prozess-Sollwerte in den SPS-Geräten an allen Betriebsstandorten anzupassen. Fehlerbedingungen der Standorte werden im Protokoll gespeichert und per Textmessage oder E-Mail an die Anlagenbediener gesendet.

Das Anwenderprogramm wurde unter Verwendung der aktuellsten Version von InduSoft entwickelt und auf einem PC mit dem Betriebssystem Windows XP installiert. Dieser PC befindet sich innerhalb der Bedienanlage der Beckenpumpe, so dass jederzeit problemlos darauf zugegriffen werden kann. Die Anwendung kommuniziert über eine serielle Verbindung mit den SPS der Beckenpumpe und verwendet ein Ethernet-Netzwerk mit dem Modbus TCP-Protokoll, um mit den externen SPS der Bedien-Panels in den externen Brunnen und Wasserspeichern zu kommunizieren.

Dieses komplexe System überwacht und steuert ein umfassendes Gerätenetzwerk. Der Standort der Hauptbeckenpumpe, wo auch der mit InduSoft ausgerüstete PC steht, verfügt über einen Wasserspeicher mit einem Fassungsvermögen von 11 Millionen Liter. Das Hauptbeckensystem umfasst zwei 100PS-starke Turbinenpumpen, eine 75PS-starke Turbinenpumpe, ein 7,5cm großes Gleitschutzventil, ein 15cm großes Druckminderungsventil, ein Chlorinjektor, drei Durchflussmesser und zwei Druckmessumformer.

Der externe Wasserspeicher liegt 2,5km entfernt und muss hinsichtlich Füllstand und Durchfluss überwacht werden. Die sechs externen Brunnen verfügen alle über Druckmessumformer, Füllstandmessgeräten, Durchflussmesser, Sensoren für die Gehäuseklimatisierung sowie Drehzahlregler. Die externen Turbinen müssen zusammen mit zwei Turbinenpumpen, einem Druckmessumformer, Durchflussmesser, Sensoren für die Gehäuseklimatisierung sowie Drehzahlregler überwacht werden.

Ohne Überwachung dieser sensiblen Anzeigengeräte, wäre es nicht möglich, den Durchfluss, Strom oder Pumpenstatus mit der Genauigkeit zu steuern, die für einen Betriebsprozess dieser Größenordnung notwendig ist.

 

 

RETEL

 

 

Bild 3: Nutzer sehen den Status der Beckenpumpenstation und können über den Bildschirm die SPS-Sollwerte anpassen.

 

 

Das Ergebnis

Alle Komponenten, die für das durch PPS entwickelte Pumpensystem verwendet wurden, sowie die drahtlosen Geräte und Anwenderprogramme wurden werksgeprüft. Bei der Installierung gestaltete sich die Prozesssteuerung weitestgehend problemlos, so dass Simplot in der Lage war, die Prozessüberwachung schnell umzusetzen. Simplot war in allen Aspekten des Projektes, vom technischen Aufbau über die Entwicklung bis hin zur Umsetzung, stets eingebunden. Sowohl Simplot als auch Precision Pumping Systems sind stolz, diese HMI/SCADA-Lösung präsentieren zu können.

Die Vorteile dieses Systems sind überwältigend. Simplot hat es geschafft, je nach Tageszeit und Wetterverhältnissen, den Stromverbrauch um 30 bis 70% zu reduzieren. Der Wasserverbrauch sank im Betrieb um sagenhafte 90% und es wird kein überschüssiges Wasser mehr verschwendet.

Precision Pumping Systems verwendet weiterhin die InduSoft Web Studio SCADA/HMI-Softwarelösung und arbeitet aktuell mithilfe dieser Software an einem neuen Projekt. Simplot expandiert und wächst dank der beachtlichen Reduzierung der Energie- und Wasserkosten weiter.

 

 

PPS

 

 

Bild 4: Im Benutzer-Protokoll sind alle Änderungen sowie die Benutzer, die Änderungen vorgenommen haben, vermerkt.

 

 

 

 

 


Für weitere Informationen wenden Sie sich an Ihren zuständigen Vertriebspartner oder direkt an InduSoft unter info@indusoft.com.de oder +49-6227-732510.

 


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