Zweigeteiltes System

Stefan Sittel

Die Mehrzahl der am Markt befindlichen Leitsysteme verwendet heute den PC als Bedien- und Projektierungsmedium – unabhängig, ob das Betriebssystem auf Windows oder Unix basiert. Die in ihrer Grafikdarstellung standardisierten PCs haben zum einen Vorteile, wenn es um die komplexe und großflächige Darstellung von Daten geht. Hinzu kommt die Flexibilität und Universalität der Visualisierungswerkzeuge und -programme, die besonders bei den heute immer häufiger gebauten Multi-Purpose-Produktionsanlagen gefragt ist.

Was liegt daher näher, als den PC-Bedienplatz auch vor Ort im Ex-Bereich zu installieren. So lassen sich alle Prozessfunktionen auch in der Anlage ausführen.Wichtig sind neben der geeigneten Ex-Zulassung für Zone 1 und einer industriegerechten Schutzart von IP 65 auch ein möglichst großflächiger Monitor mit gutem Kontrast und einem weiten Ablesewinkel, einer Folientastatur mit dem bekannten PC-Layout in verschiedenen länderspezifischen Varianten und einem spürbaren Druckpunkt der Tasten, einer je nach vorhandener Verschmutzungsart wählbaren Mausbedienung und einer ergonomischen Anordnung aller Komponenten. Das Ganze sollte noch in ein chemisch resistentes, leicht zu reinigendes und auch den GMP- bzw. FDA-Ansprüchen genügendes Edelstahlgehäuse verpackt sein. Ein Problem stellt jedoch der PC selbst dar: er ist den rauen Bedingungen vor Ort nicht gewachsen, insbesondere was Erschütterung, Temperaturbereich und IP-Schutz anbelangt. Es müsste also ein besonders ausgelegter, Ex-tauglich gekapselter Industrie-PC sein, was wiederum ein Update, eine Reparatur oder auch den Zugriff auf Wechselspeicher zumindest erschwert. Ein Netzwerkanschluss oder andere Schnittstellen müssten über große Distanz in den Ex-Bereich gelegt werden. Dies alles würde den großen Vorteil der Verwendung preiswerter Standard-PC-Hardware oder die Verwendung des vom Softwarehersteller vorgeschriebenen PC-Typs nahezu unmöglich machen.

Eine weitaus bessere und seit vielen Jahren am häufigsten verwendete Alternative belässt den PC selbst im sicheren Bereich, zum Beispiel im meist klimatisierten Schaltraum oder, falls überhaupt noch vorhanden, in der Warte. Das erhöht die Verfügbarkeit, erleichtert den Service und Update und spart somit Kosten. Eine KVM-Verlängerung (Keyboard Video Mouse) überträgt die Daten vom und zum Bedienplatz im Ex-Bereich. Hierbei sind nur Monitor, Tastatur und Maus Ex-geschützt und in der Schutzart IP 65 ausgeführt.

Diese Anforderungen setzt die iPC-EX-Familie von Extec um. Mit ihr wurde der Weiterentwicklung bei der PC-Visualisierung und den erweiterten Anforderungen der Anlagensteuerung Rechnung getragen. Die Ex-Zulassungen werden bereits gemäß den ab Mitte 2003 verbindlich vorgeschriebenen Atex100a-Normen angegeben und für die Zone 1 entsprechend EG Richtlinie 94/9 CE 0032 EX II 2 G für die Gase gemäß IIC T4 ausgeführt.

Neben den bekannten 15”- und 18”-Varianten steht jetzt auch ein 21” TFT-Flachbildschirm mit Edelstahl-Frontplatte als Ex-Monitor zur Verfügung. Alle Monitore zeichnen sich durch große Helligkeit und hohen Kontrast aus. Eine wahlweise chemisch entspiegelte oder optisch vergütete Glasscheibe wird den Fremdlicht-Einflüssen gerecht. Ein besonders vor Ort in der Anlage wichtiger Aspekt ist der seitliche Ablesewinkel, der bis zu 160° beträgt. Mit allen Monitoren können die gängigen Auflösungen von 640×480 Pixel (VGA) bis hin zu 1600×1200 Pixel (UXGA) bei 16 Mio. Farben dargestellt werden, es wird automatisch auf die volle Bildschirmgröße angepasst. Da es sich um LCD-Displays handelt, beträgt die Einbautiefe nur ca. 12 cm.Anstelle der Maus kann ein eigensicherer Touch Screen zur Cursorsteuerung verwendet werden. Als Standard PS/2-Cursorsteuerung steht neben einer robusten Sensor-Maus oder einem 50 mm Track-Ball ein einfach zu bedienendes, eigensicheres Touch-Pad zur Wahl, wie es häufig in Laptops verwendet wird.

Trotz aller Weiterentwicklungen auf dem PC-Sektor blieben die Tastatur- und Mausschnittstellen sowie die am PC eingesetzten Grafikstandards in den letzten Jahren stabil. Das sichert die Investition für die auf Langlebigkeit ausgelegten Ex-Komponenten.

Um die vollständige Unabhängigkeit von der Applikation auf Basis des PC zu erreichen und um keinerlei Anpassung oder Änderung an der Anwendungssoftware oder der PC-Hardware vornehmen zu müssen, werden die eigensicheren PC-Komponenten der iPC-EX Familie über einen mitgelieferten kompakten Schnittstellenadapter (KVM Line Driver) direkt an die vorhandenen Bedienschnittstellen für Tastatur, Video und Maus des PC angeschlossen. Ein zweiter Monitor, Tastatur und Maus können am KVM Line Driver ebenfalls angeschlossen werden. Alle PC-Betriebssysteme können somit unterstützt werden: Windows ‘95, ’98, NT4.0 und 2000 oder Unix: Linux, BSD, SCO, etc.

Ein besonderes Merkmal der iPC-EX-Familie ist, dass es sich um ein zweigeteiltes System mit optischer Datenübertragung handelt: die Bedien- und Anzeigekomponenten sind für den Einsatz im Ex-Bereich der Zone 1 und Zone 2 ausgelegt. Der handelsübliche Standard-PC befindet sich im sicheren Bereich. Dazwischen befindet sich eine kostengünstige zweiadrige optische Übertragungsleitung. Die Distanz zwischen PC und Bedienplatz im Ex-Bereich kann somit 500 m und mehr betragen, ohne dass die Bildqualität darunter leidet.

Lichtwellenleiter (LWL) sind absolut störsicher und unempfindlich gegenüber jeglicher Art von elektromagnetischen Wellen und Störfeldern. Die dünneren und wesentlich leichteren Kabel können in jeder Kabeltrasse der Anlage geführt werden und haben die gleiche Zugfestigkeit und Biegeradien wie Kupferkabel. Sie können auch in einer armierten und für bewegte Geräte ausgeführten Variante geliefert werden. Als Steckverbinder kommen die in der Industrie- und Netzwerktechnik weitverbreiteten SC-Steckverbinder zum Einsatz, die auch durch einfaches Crimpen vor Ort montiert werden können. Ein weiterer gewichtiger Vorteil der LWL-Technik im Ex-Bereich ist die absolute Potentialtrennung von Sender und Empfänger: das erhöht die Ex-Sicherheit zusätzlich und führt dazu, dass die Empfangs- und Sendeelemente im sicheren Bereich (KVM Line Driver) nicht als Ex-Komponenten ausgeführt sein müssen, was wiederum die Schaltschrank-Auslegung vereinfacht. Da die Sendeleistung der eingesetzten optischen Sendeelemente um Größenordungen unterhalb einer Ex-technisch kritischen Lichtenergie liegen, ist die hier verwendete optische Datenübertragung problemlos im Ex-Bereich einsetzbar.

Bei Bedarf können im Ex- wie im sicheren Bereich mehrere Monitore gleichzeitig an diesem System angeschlossen werden. Eine im KVM Line Driver eingebaute Tastatur- und Mausweiche erlaubt es auch, mehrere Tastaturen und Mäuse am System zu betreiben. Der nur 20 x 7 cm (BxH) große KVM Line Driver kann, wie auch die Komponenten im Ex-Bereich, wahlweise mit 100 bis 240V AC oder mit 24V DC betrieben werden.

Alle Komponenten der iPC-EX Reihe sind für den Schalttafeleinbau ausgelegt, können aber auch in Gehäuse eingebaut werden: zum Beispiel in das Command Station-Standgehäuse oder die neue Gehäuseserie Axena. Diese hat für die iPC-EX-Komponenten optimierte Abmessungen in Form eines Pultgehäuses. Der in der Neigung einstellbare Monitor verbessert die Bedienungsergonomie. Verwendet wird Edelstahl in der Ausführung 1.4301 (V2A) geschliffen. Somit sind diese Gehäuse auch in der Pharmaindustrie und im Lebensmittelbereich einsetzbar. Weitere Optionen sind die um 350° drehbare Standfußversion und die ebenfalls drehbare Decken- oder Wand-Tragarmversion.

Dem zunehmenden Bedarf an Produktqualität, Fertigungssicherheit und Nachverfolgbarkeit der Prozessschritte trägt eine zusätzliche eigensichere serielle Schnittstelle im Ex-Bedienplatz Rechnung. Identsysteme oder beispielsweise ein eigensicherer Barcodeleser können hier angeschlossen werden. Damit ist das im Prozessablauf notwendige Einlesen von Barcodes aller gängigen Barcodefamilien möglich. Der Barcodeleser wird aus der eigensicheren Spannung des Displays mitversorgt, die Daten werden über die LWL-Strecke in den sicheren Bereich übertragen.

Die meisten Ex-Bedienstationen der iPC-EX-Familie werden inzwischen weltweit an Prozessleitsystemen betrieben. Das können die Windows NT4.0-basierten Bedienstationen für die Siemens PCS7 und WinCC sein, wie sie beispielsweise bei der Pharmaproduktion in Dresden eingesetzt werden oder die ABB Freelance 2000-Systeme bei Batch-Prozessen in der Spezialitätenchemie. Das kann das Software-Prozessleitsystem von Citect mit SAP-Anbindung in der Duftstoffherstellung sein oder die Waagenanwendung mit SAP-Auftragsabwicklung und Lagerverwaltung in der Getränkeindustrie. Ebenso möglich sind kundenspezifische Programmsysteme, basierend auf Intellution- oder Wonderware-Produkten.

Allen Anwendungen gemeinsam ist die Verwendung bereits vorhandener Visualisierungen oder standardisierter Visualisierungswerkzeuge als Bestandteil des Automatisierungssystems. Es entstehen somit keine weiteren Lizenzgebühren und oft können die Anwendungen aus dem sicheren Bereich direkt für den Ex-Bereich verwendet werden.

Halle 16, Stand H 60

E cav 258

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