Funkende Pflanzensets im Forschungslabor
Wissenschaftler des Unternehmens Bayer CropScience testen in Monheim neue Wirkstoffe auf ihre Eignung als Pflanzenschutzmittel, indem sie diese nach einem definierten Verfahren vollautomatisiert auf Pflanzen sprühen. Für Transparenz und die eindeutige Identifizierung jeder Pflanze sorgt dabei das RFID-System BL ident von Turck.
In den Monheimer Forschungslabors suchen die Wissenschaftler von Bayer CropScience unter Nutzung modernster technischer Anlagen kontinuierlich nach neuen Wirkstoffen. Diese werden in langjähriger Arbeit zu leistungsfähigen Pflanzenschutzmitteln für die weltweite Landwirtschaft entwickelt. Einer der ersten Schritte auf dem Weg zu einem marktfähigen Präparat ist das sogenannte Primär-Screening. Mit diesem Verfahren testet BCS die neu entwickelten Substanzen auf ihre Wirksamkeit, indem sie vollautomatisch auf die Pflanzen appliziert werden. Ist eine Wirkung feststellbar, folgen weitere Untersuchungen – zunächst im Labor, dann im Gewächshaus und schließlich im Freiland.
Vollautomatisches Primär-Screening
Für das Primär-Screening hat Bayer CropScience eine vollautomatisierte Spritzstraße entwickelt, die mehr als 25 000 Sprühapplikationen pro Jahr ermöglicht. In jedem Applikationszyklus werden gleichzeitig drei sogenannte Pflanzensets mit drei unterschiedlichen Prüfsubstanzen besprüht. Die Pflanzensets enthalten jeweils die Wirtspflanzen für acht Pflanzenkrankheiten. „Hier im Primär-Screening werden täglich bis zu 100 neue Präparate in unterschiedlichen Konzentrationen vollautomatisch auf Pflanzen gespritzt“, sagt Bernd Schulten, Betriebsingenieur bei Bayer CropScience in Monheim. „Um hier nicht den Überblick zu verlieren, laufen alle Versuche vollautomatisch mit Softwareunterstützung. Wir bekommen Versuchspläne aus dem Rechenzentrum. Diese lesen wir hier ein, arbeiten sie ab und spielen die Ergebnisse wieder zurück“, so Schulten.Umrüstung auf RFID
A und O bei diesem Verfahren ist die eindeutige Identifizierung der Pflanzensets und die Zuordnung zu den applizierten Prüfsubstanzen. Nachdem man die Pflanzschalen ursprünglich mit Barcodeaufklebern versehen hatte, wurde die Anlage im letzten Jahr auf berührungslose RFID-Technik umgerüstet. „In Zusammenarbeit mit dem Industriedienstleister Tectrion, der alle Anlagen in Monheim wartet und auf dem neuesten Stand hält, haben wir in unserer Anlage eine dritte Spritzkabine nachgerüstet und das gesamte System mit einer neuen SPS versehen. Während früher die einzelnen Anlagenteile wie Spritzkabinen, Fördertechnik und Pipettierer lediglich untereinander Signale ausgetauscht haben, können wir jetzt alles per SPS steuern und überwachen“, erklärt Schulten das Projekt. „In diesem Zusammenhang wollten wir weg von den Barcodeaufklebern, die bei der gewellten Form der Schalen und den Umgebungsbedingungen nicht optimal waren, zumal sich auch der Drucker als sehr wartungsintensiv gezeigt hatte.“
Einfaches Handling dank CoDeSys
Auf der Suche nach der idealen RFID-Lösung hat das technische Projekt-Team viele Systeme und Anbieter betrachtet. Am Ende des Anbietervergleichs fiel die Entscheidung auf Turcks RFID-System BL ident, das alle Beteiligten überzeugen konnte. „Wir wollten ein RFID-System, das einfach zu handhaben, robust und vergleichsweise kostengünstig ist. Das haben wir mit dem Turck-System geschafft“, kommentiert Schulten die Entscheidung. Für Volker Bachmann, Steuerungsspezialist in der Abteilung Laborautomation Robotik bei Tectrion, hat BL ident aber noch einen weiteren technischen Vorteil: „Das Turck-RFID-System ist mit CoDeSys programmierbar und schafft uns damit die Flexibilität, komplexere Aktionen dezentral in die Steuerung vor Ort auszulagern. Damit entlasten wir den übergeordneten PC, der den Versuchsablauf steuert.“Ausstattung von Pflanzschalen
Im Zuge der Umrüstung auf RFID mussten die Tectrion-Techniker zunächst rund 1 000 Pflanzschalen mit Datenträgern ausstatten, welche mittig aufgeklebt wurden. Die Datenträger haben eine Speicherkapazität von 128 Byte und enthalten die gesamte Information zu der betreffenden Pflanzschale. „Wir hatten ursprünglich erwogen, nur die ID-Nummer auf dem Tag zu speichern, aber letztlich sind wir damit nicht flexibel genug. Nachdem wir jetzt alles auf die Datenträger schreiben, kann die Anlage autark laufen und jede Schale ist an jedem Ort auch ohne zentralen PC identifizierbar“, sagt Bachmann.
Auslesung auch per Handheld möglich
Ein Q80-Schreib/Lese-Kopf beschreibt und liest die Datenträger direkt nach dem Durchlaufen der Spritzkabinen aus. Ein weiterer Schreib-/Lese-Kopf befindet sich an der Ausschleusungsstelle, an der die Pflanzschalen die Anlage wieder verlassen. Sollte die Anlage ausfallen oder eine Schale aus einem anderen Grund identifiziert werden müssen, können die Bayer-Mitarbeiter den aktuellen Status mit einem Handheld-Reader auslesen.Modularer Aufbau
Von den Schreib-/Lese-Köpfen gehen die RFID-Signale an das modulare Remote-I/O-System BL20, das für jede Lesestelle individuell konfigurierbar ist. Über eine spezielle RFID-Scheibe werden die Daten erfasst und in das CoDeSys-programmierbare Gateway eingespeist, das die gesamte RFID-Kommunikation vor Ort erledigt, sodass nur eine Versendung der Nutzdaten per Modbus TCP an den Leit-PC erfolgen muss. „Die Arbeit mit dem Turck-System war angenehm“, resümiert Bachmann. „Ich benötige keine Hochsprachenprogrammierung und kann auch sonst auf bewährte Standards wie Ethernet setzen, sodass wir das System ohne großen Aufwand in die Anlage integrieren konnten. Durch den modularen Aufbau konnten wir das System darüber hinaus exakt so konfigurieren, wie wir es wollten.“
„Das Turck-RFID-System ist mit CoDeSys programmierbar und schafft uns damit die Flexibilität, komplexere Aktionen dezentral in die Steuerung vor Ort auszulagern. Damit entlasten wir den übergeordneten PC, der den Versuchsablauf steuert.“
Volker Bachmann, Tectrion
