Automatisierungstechnik steuert Filterprozesse in der Landwirtschaft

  • In den Filterwannen liegen die Häcksel – eine Berieselungsanlage sorgt für konstante Feuchtigkeit. In den Filterwannen liegen die Häcksel – eine Berieselungsanlage sorgt für konstante Feuchtigkeit.
  • In den Filterwannen liegen die Häcksel – eine Berieselungsanlage sorgt für konstante Feuchtigkeit.
  • Der selbst gebaute Schaltschrank mit dem flachen Wachendorff-Bediengerät WBGAC070E. Darüber das Magnetventil für die Berieselung, das bei Bedarf von der Steuerung automatisch geöffnet wird.

In der Landwirtschaft gelten hohe Anforderungen den Schadstoffausstoß betreffend. Denn Stickoxide können hier ebenso entstehen wie in Verbrennungsmotoren und auch die Gerüche können recht intensiv sein. Abhilfe schaffen hier Filteranlagen, die aus der Landluft alles Unerwünschte entfernen, und durch moderne Automatisierungstechnik gesteuert werden. 

Moderne Ställe stecken voller Technik. Die Gülle wird über spezielle Kanäle abgepumpt, höhenverstellbare Infrarotheizpaneele sorgen für konstante Temperaturen, Frischluft wird permanent zugeführt und verbrauchte Luft nach draußen befördert. Hinzu kommen die automatisierte Fütterung und die Versorgung mit Wasser. Zudem werden an die in der Tierhaltung verbauten Komponenten hohe Ansprüche gestellt. Ammoniakhaltige Luft, Futtersäuren und Staub setzen der Technik schnell zu, so dass man als Materialien innerhalb der Stallungen vor allem Kunststoff und Edelstahl verwendet. 
Damit von Staub, Gasen und Gerüchen nichts in die Umgebung gelangt, sorgen Filteranlagen dafür, dass die Abluft gereinigt wird, bevor sie die Stallanlage verlässt. Maximal 300 Geruchseinheiten sind hier noch erlaubt und besonders strenge Vorschriften gelten für Ammoniak, dessen Ausstoß nach Protokollen der Vereinten Nationen und EU-Richtlinien weiter gesenkt werden soll. 
Auch Stefan Schlüter, Bauer im westfälischen Büren, hat bei dem Neubau eines Schweinestalls darauf geachtet, die Abluft mit neusten Technologien zu reinigen. „Ursprünglich wollten wir einen Flächenfilter verwenden, der mit Wurzelholz arbeitet, erzählt der Landwirt.“ Allerdings überzeugten ihn hier die Standzeit und die Effizienz nicht, so dass er weiter nach einer entsprechenden Technologie suchte. Fündig wurde er bei Hartmann Biofilter mit Sitz im nahen Lichtenau. 
Das hier entwickelte Verfahren ist wirkungsvoll – und nahezu wartungsfrei. Der Grund hierfür liegt im Aufbau des Filters. Er verwendet in mehreren Schichten locker aufgeschichtete Häcksel, durch die die Abluft mit einem definierten Druck hindurchströmt. Die Häcksel werden zuvor je nach Anwendungsfall mit den passenden Enzymen, Bakterien und Cofermenten beimpft, die alle Schadstoffe der Abluft verwerten und vom Ammoniak bis zum Futterstaub alles aufnehmen und umwandeln, was nicht in die Umwelt gelangen soll. 

Flexibel durch Technik aus einer Hand 

Damit dieser Prozess optimal ablaufen kann, müssen die Rahmenbedingungen stimmen.

Wichtig sind eine bestimmte Temperatur und eine definierte Feuchtigkeit innerhalb der Filterwanne. Werden die Häcksel zu trocken, wird über eine integrierte Berieselungsanlage Wasser zugeführt. Außerdem werden Druck und Temperatur ständig überwacht, um zu sehen, ob der Abluftstrom sich optimal durch das Substrat bewegt und damit stets genügend „Futter“ für die Mikroorganismen zur Verfügung steht. 
Für die Steuerung all dieser Prozesse verwendet Hartmann Biofilter seit einem Jahr ausschließlich Komponenten von Wachendorff. „Wir arbeiteten früher mit einem Anbieter zusammen, der uns die Schaltschränke lieferte“ erzählt Anton Hartmann, Seniorchef des Filterspezialisten. Allerdings wurden wir mit der Zeit immer unzufriedener mit der Verarbeitung, so dass wir beschlossen, den Schaltschrankbau in die eigene Hand zu nehmen“. Was bei der bisherigen Lösung allerdings begeisterte, war das Bediengerät. Es war zwar größer als nötig –  bot aber alle Funktionen, die man bei Hartmann brauchte, und es arbeitete in allen bisher installierten Anlagen fehlerfrei. Dieses wollte man auch weiterhin verwenden – auch wenn der restliche Schaltschrank komplett umgestaltet werden sollte.  „Es stammte aus dem Hause Wachendorff. Also nahmen wir Kontakt auf und fragten, ob es nicht auch kleinere Displays gibt, die besser zu unseren kompakten Schränken passen“ erzählt Anton Hartmann.  
Benjamin Ochsendorf, als Vertriebsingenieur für die Region Westfalen zuständig, konzipierte daraufhin gemeinsam mit dem Juniorchef von Hartmann Biofilter, Christian Hartmann, den Schaltschrank neu. Alle benötigten Komponenten bis hin zur Steuerung konnte Wachendorff anbieten. „Ich bin froh, alles aus einer Hand bekommen zu können“ erklärt der Firmenchef, dem vor allem der Support wichtig ist. „Unsere Filter werden ja nicht nur in der Landwirtschaft eingesetzt, sondern auch in der Industrie. Jeder Anwendungsfall ist anders und ich brauche jemanden, den ich schnell und direkt um Rat fragen kann, wenn ich bestimmte Aufgaben realisieren muss“, so der Inhaber weiter. 

Protokoll-Auswahl 

Im neuen Stall von Stefan Schlüter kommt neben dem Bediengerät nun auch das FnIO-System aus dem Hause Wachendorff Prozesstechnik zum Einsatz. Als Steuerung fungiert der programmierbare I/O-Controller NA9371 auf Codesys-Basis. Diese Kleinsteuerung bietet Multitasking-Fähigkeit sowie die Anbindung von seriellen und Ethernet basierenden Geräten über das Modbus-Protokoll. Somit ist es im Zusammenspiel mit den FnIO-Feldbusknoten möglich, eine dezentrale Peripherie aufzubauen, um beispielsweise den Verkabelungsaufwand zu minimieren oder eine Anlage modular aufzubauen. 
Wer nicht mit Modbus arbeiten möchte, findet bei Wachendorff viele andere Feldbusknoten, die Protokolle wie Profibus DP/V1, Profinet, Modbus TCP/IP, CANopen, Ethernet/IP, DeviceNet, CC-Link und andere unterstützen. Die Steuerung NA9371/2/3 sowie die Felbusknoten basieren auf dem gleichen System, so dass jedes IO-Modul mit jedem Gerät der FnIO-Serie verwendet werden kann – egal ob analoge oder digitale Ein-/Ausgangsmodule oder aber auch Spezialmodule wie Hochfrequenz-Zähler oder SSI-Schnittstellen genutzt werden. 
Zusätzlich bietet der I/O-Controller NA9371 eine ModbusTCP-Server-Schnittstelle, über die ein Bediengerät für eine ergonomische Anlagenbedienung einfach angebunden werden kann – in diesem konkreten Fall geschehen mit dem WBGAC070E von Wachendorff. Die Leiterplatte dieses Bediengeräts ist durch eine spezielle Beschichtung zusätzlich gegen Korrosion und Feuchtigkeit geschützt, so dass diese Variante für den Einsatz in der Landwirtschaft optimal geeignet ist.  Die Geräte der WBG-Serie werden über das kostenfreie Tool EasyBuilderPro projektiert; laufenden Kosten oder Lizenzgebühren fallen nicht an.  

Daten dokumentieren und nachweisen 

Besonders wichtig ist für Christian Hartmann die Funktion des Datenlogging, die das Bediengerät bietet: „Wir müssen alle Daten aufzeichnen und regelmäßig den Behörden zur Verfügung stellen“ erklärt der Filterspezialist. Die Log-Daten können auf unterschiedliche Weise archiviert und ausgewertet werden. „Meistens ziehen wir sie auf einen USB-Stick“ erklärt Hartmann die übliche Vorgehensweise bei seinen Kunden. Alternativ ist aber auch der Zugriff über FTP möglich, sodass man die Daten nicht direkt an der Anlage archivieren muss. 

Kontaktieren

Wachendorff Automation GmbH & Co. KG
Industriestraße 7
65366 Geisenheim
Telefon: +49 6722 9965 25
Telefax: ´+49 6722 9965 70

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