Die Umsetzung erfolgte durch ein interdisziplinäres Team von SPIE AUTOMATION in enger und partnerschaftlicher Zusammenarbeit mit der PUR GmbH. Projektleitung, SPS-Programmierung und Visualisierung wurden durch den Bereich Automatisierung übernommen. Auch die elektrische Konstruktion einschließlich Schaltplanerstellung sowie die elektrische Montage verantwortete der Bereich. Der Schaltschrankbau erfolgte am Standort Pfullendorf. Die Konzeption der Cloud-Anbindung und die Integration in die IoT Datenplattform wurden durch den Bereich Digitale Lösungen umgesetzt. Durch die enge Zusammenarbeit der einzelnen Bereiche bietet SPIE AUTOMATION umfassende Lösungen aus einer Hand.
Zu Beginn analysierte das Projektteam die bestehende Anlage, die vorhandene Steuerung, sowie die bestehende Infrastruktur. Darauf aufbauend wurde ein Konzept für die Migration auf eine moderne SPS sowie ein strukturiertes Steuerungskonzept entwickelt, das die Grundlage für eine skalierbare Serienlösung bildet.
Im Softwarebereich startete das Projekt mit einem Proof of Concept (PoC) an einem Prototyp-Container. Gemeinsam mit dem Kunden wurden das Steuerungskonzept sowie die Storyboards für die späteren Dashboards entwickelt und kontinuierlich verfeinert. Nach erfolgreicher Validierung der Datenkommunikation und der einzelnen Systemkomponenten wurden die gewonnenen Erkenntnisse auf die Serie von zunächst zehn Containern übertragen.
Die Container wurden elektrisch überarbeitet und sämtliche relevanten Komponenten neu integriert und verkabelt. Anschließend erfolgte die Programmierung der SPS, welche die vollständige Steuerung der Klimafunktionen – Heizen, Kühlen, Entfeuchten und Lüften – sowie der automatischen Bewässerung übernimmt. Die Regelung erfolgt auf Basis verschiedener Sensorwerte und berücksichtigt neben den Regelalgorithmen auch Störfälle und Schutzmechanismen.
Parallel entwarf SPIE AUTOMATION die webbasierte Visualisierung, über die sämtliche Betriebszustände in Echtzeit überwacht und Parameter komfortabel angepasst werden können. Über einen sicheren VPN-Zugang ist darüber hinaus der Fernzugriff auf die SPS, sowie weitere Komponenten, wie die integrierten Kameras, möglich.
Die IoT Datenplattform empfängt sämtliche Betriebsdaten über eine 5G-Verbindung, speichert diese dauerhaft und stellt sie über intuitive Dashboards für Live-Monitoring, Analysen und Langzeitauswertungen bereit. Die integrierte Kamera ermöglicht zusätzlich eine permanente Sichtkontrolle des Containerinneren, sodass sowohl der Anlagenzustand als auch die Pflanzengesundheit jederzeit aus der Ferne beurteilt werden können.
Besonders hervorzuheben ist die kurze Projektlaufzeit: Vom ersten Storyboard-Entwurf bis zur Inbetriebnahme des ersten Containers vor Ort vergingen weniger als zwei Monate. Dank der bestehenden IoT Datenplattform war der PoC in diesem Zeitraum umsetzbar, da der initiale, administrative Aufwand für das Setup minimiert werden konnte.
Eine weitere Herausforderung bestand darin, sämtliche Systeme zuverlässig miteinander zu verbinden. Steuerung, Weboberfläche, VPN, OPC-UA-Kommunikation, Cloud-Plattform, 5G-Anbindung und Kameratechnik mussten nahtlos zusammenspielen. Darüber hinaus galt es, die Mobilfunkanbindung auch unter anspruchsvollen Bedingungen stabil auszulegen sowie die Datenströme verschiedenster Sensoren – unter anderem von Leitwertsensoren – zeitlich korrekt zu synchronisieren, um belastbare Langzeitanalysen zu ermöglichen.
