Prozessleitsystem macht Molkereibetrieb effizient und nachhaltig

Automatisiert melken

Der US-amerikanische Molkereibetrieb Idaho Jersey Girls Dairy wollte den Einsatz von Chemikalien zur Reinigung und Desinfektion der Anlagen reduzieren, um die Umwelt weniger zu belasten und - da sie den größten Einzelkostenfaktor für die Molkerei darstellen - Kosten zu reduzieren. Realisiert werden konnte die Vision eines integrierten Melkbetriebs mithilfe des durchgängigen Automatisierungsportfolios von Rockwell Automation.
 Mit Einführung der neuen Lösung, die auf dem Prozessleitsystem PlantPAx von Rockwell Automation basiert, ist eine zentralisierte Überwachung und Steuerung möglich.
Mit Einführung der neuen Lösung, die auf dem Prozessleitsystem PlantPAx von Rockwell Automation basiert, ist eine zentralisierte Überwachung und Steuerung möglich.Bild: ©Erin Bloodgood/Rockwell Automation GmbH

Mitte der 1990er Jahre zunächst als Kälberfarm gegründet, hat sich Millenkamp Cattle inzwischen zu einem vertikal integrierten Unternehmen entwickelt, das die Viehzucht, den landwirtschaftlichen Betrieb, die Futtermittelproduktion und den Kuh-Kälber-Betrieb umfasst. In dem Betrieb in Jerome (Idaho) werden permanent rund 36.000 Kälber gehalten. Zur Firma gehört auch die Molkerei Idaho Jersey Girls Dairy zu der etwa 30.000 Milchkühe gehören.

Der Molkereibetrieb wurde im Jahr 2015 mit der Fertigstellung des ersten Milchstalls hochgefahren. Dieser verfügt über zwei Melkkarusselle mit je 106 Plätzen. Insgesamt kann dort die Milch von etwa 15.000 Kühen aufgenommen werden. Jeder Melkstand ist mit drei Robotern ausgestattet, die für die Desinfektion vor dem Melken, die Euterstimulation und die Reinigung der Zitzen nach dem Melken sorgen. Zum Melkvorgang gehören auch Prozesse der Belüftungs-, Pump-, Kühl- und Clean-in-Place-Systeme (CIP) sowie das Verladen der Milch in entsprechende Transportfahrzeuge.

In dem Milchstall gab es damals viele eigenständige Geräte von verschiedenen Anbietern. Um die Abläufe effizienter und nachhaltiger zu gestalten, wollte Idaho Jersey Girls Dairy ein integriertes System installieren, das es den Mitarbeitern ermöglicht, die Anlagen von einem zentralen Standort aus zu überwachen. Der lokale Systemintegrator Automation Werx, Mitglied des Rockwell Automation System Integrator Partner Network, wurde damit beauftragt die Bereiche Netzwerk, Kommunikation und Standards entsprechend zu modernisieren. Wesentlicher Bestandteil dabei ist eine vernetzte Scada-Lösung mit der HMI-Software FactoryTalk View Supervisory Edition (SE) von Rockwell Automation.

Bild: Automation Werx, LLC

Einheitliche Lösung für unterschiedliche Systeme

2020 wurde der Molkereibetrieb deutlich vergrößert. Für den zweiten Milchstall wurden vier Melkkarusselle mit 106 Melkstandplätzen und den dazugehörigen Roboter- und Hilfssystemen installiert. Erneut setzte man bei Idaho Jersey Girls Dairy auf die Unterstützung von Automation Werx, um die passenden Lösungen zu finden. In Zusammenarbeit mit weiteren Anbietern sollte ein hochmodernes System installiert werden, das Steuerungen von Drittanbietern weitgehend durch eine einheitliche Plattform von Rockwell Automation ersetzt. Ein wichtiges Projektziel war dabei die Reduzierung von Ausfallzeiten: In dem Betrieb wird 22 Stunden am Tag gemolken, eine Stunde ist für die Reinigung der Geräte vorgesehen. Außerdem sind Rinder Gewohnheitstiere und benötigen einen regelmäßigen Melkplan. Ausfallzeiten konnte sich der Betrieb schlichtweg nicht leisten.

Um diese Anforderungen zu erfüllen, entwickelte Automation Werx eine integrierte Lösung, die auf dem Prozessleitsystem PlantPAx von Rockwell Automation basiert. Außerdem gehören dazu programmierbare Allen-Bradley-Steuerungen, PowerFlex-Frequenzumrichter, Stratix Ethernet Managed Switches und die HMI-Anwendung FactoryTalk View SE. An verschiedenen Positionen im System sind mehrere Redundanzebenen eingefügt. Beispielsweise wurden für jedes Karussell sieben Antriebe verbaut, obwohl nur fünf erforderlich sind. So lassen sich Unterbrechung bei Instandhaltungsmaßnahmen der Antriebe vermeiden. Da das PlantPAx-Prozessleitsystem Daten, Analysen und Erkenntnisse über leicht verständliche Dashboards bereitstellt, können die Mitarbeiter des Unternehmens schnell auf Ausnahmesituationen wie die Auslösung von Alarmprotokollen und unerwartete Ausfallereignisse reagieren.

Nachhaltige Entwicklung

Automation Werx hat die Funktionen des Steuerungssystems auch mit den Nachhaltigkeitszielen der Molkerei abgestimmt. So arbeitet man bei Idaho Jersey Girls Dairy daran, den Einsatz von Chemikalien zur Reinigung und Desinfektion der Anlagen zu reduzieren, um Umweltbelastungen zu senken und – da sie zudem den größten Einzelkostenfaktor für die Molkerei darstellen – Kosten zu reduzieren. Die Lösung von Automation Werx verwaltet die gesamte Chemikaliendosierung – von der Euterhygiene und den Rinderfußbädern bis hin zum CIP-System. So umfasst Letzteres Leitfähigkeitssensoren zur Messung des Chemikaliengehalts in der Reinigungslösung. Um den Einsatz von Chemikalien zu reduzieren, fängt das System die letzte Spülung der ersten Charge auf und verwendet sie für die erste Spülung der nächsten Charge wieder. Auch das in den Kühlanlagen verwendete Wasser wird zurückgewonnen und für die Bodenspülung und andere Reinigungsaufgaben wiederverwendet.

In der Molkerei schätzt man, dass durch die Rückgewinnung der CIP-Reinigungslösung der Chemikalienverbrauch im Vergleich zu einem konventionellen Stall um mehr als 50 Prozent reduziert werden konnte. Und da die Chargenlösung eine konstante Wasser- und Chemikalientemperatur aufrechterhält, konnte die CIP-Zykluszeit um etwa 30 Minuten verkürzt werden. Positiv bewertet Idaho Jersey Girls weiterhin, dass mit Einführung der neuen Lösung eine zentralisierte Überwachung und Steuerung möglich ist, Betrieb und Instandhaltung durch eine einheitliche Schnittstelle vereinfacht werden und Störungsbehebung und Ausfallzeiten verkürzt werden können.

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