Im Wintersemester 2016/17 haben die Studierenden Fabian Berg und Miklas Münke im Rahmen ihrer Projektarbeit bei Prof. Schröder eine automatisierte Bierbrauanlage gebaut, die für verschiedene Laborversuche im leittechnischen Labor genutzt werden soll. Miklas Münke berichtet:

Um die Anlage richtig auslegen zu können, war zunächst ein grundlegendes Verständnis vom Bierbrauen erforderlich. Nachdem wir uns mit den Brauverfahren verschiedener Biersorten befasst hatten, begann die Planung. Wir entschlossen uns, die Anlage mit zwei Kesseln auszustatten – einen zum Maischen und einen zum Läutern. Im Maischekessel war eine Heizung, ein Rührer sowie eine Temperatur- und Füllstandsüberwachung nötig. Für den Läuterkessel war ursprünglich neben einer Temperaturüberwachung auch eine Kühlung mittels Durchlaufkühlers vorgesehen, welche aber nicht zwingend erforderlich war, sodass wir deswegen darauf verzichteten. 

Zum einfachen Umfüllen vom Maischekessel in den Läuterkessel wurden die Behälter übereinander angeordnet und für die Rückführung in den Maischekessel eine Pumpe installiert. So wurde ein geschlossener Kreis geschaffen, der eine weitgehende Automatisierung des Bierbrauens zulässt. Durch Motorventile ist eine mechanische Trennung der Prozessschritte gegeben. Die Anlage ist noch durch weitere Komponenten zur automatischen Befüllung mit Wasser und Braugut erweiterbar.

Das Herzstück der Anlage ist eine Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) mit Touchpanel, die die Bedienung der Anlage in einzelnen Prozessschritten, die Ansteuerung einzelner Aktoren oder auch eine komplette Steuerung mit Start-/Stop-Funktion ermöglicht. Die SPS besteht aus einer S7-1200 von Siemens (CPU 1214-C, 14 DI, 10 DO, 2 AI, PROFINET) und wurde um eine analoge Eingangskarte (SM 1231 AI 4), ein Bedienpanel (KTP 700 Basic PN) und einen Ethernet-Switch (SCALANCE XB005) ergänzt. Weitere Komponenten im Schaltschrank sind zwei 24 V-Netzteile, 7 Relais für die Ansteuerung der Aktoren und ausreichend Reihenklemmen.

Programmiert wurde die Anlage komplett in der Sprache Funktionsplan (FUP) innerhalb von TIA Portal V14. Das Steuerprogramm lässt sich in die Sensorwertnormierung, die Ablaufsteuerung der einzelnen Prozessphasen und die Start/Stop- bzw. Reset-Funktionen unterteilen. Die Visualisierung des Prozesses auf dem HMI-Panel wurde ebenfalls im TIA Portal erstellt.

Die „Trockenprobe“ mit Wasser hat die Anlage bei der Abnahme bereits bestanden, ein echter Brauversuch steht jedoch noch aus...