Durchgängige Automatisierungslösung für Lenzing

Alles faserfein geregelt

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Die Lenzing Gruppe ist einer der Weltmarktführer für zellulosische Stapelfasern aus Holz. Um die Effizienz seiner Anlagen für die Faserherstellung und -verarbeitung zu steigern, setzt das Unternehmen modernste Regelungstechnik ein. Höchste Regelungsgüte und Durchgängigkeit sind dabei zentrale Forderungen, die an das Leitsystem gestellt werden. Mithilfe der B&R-Lösung Aprol ist es den Betriebsingenieuren gelungen, einen hohen Standard innerhalb des Unternehmens zu setzen.

Angeblich haben die Ägypter Flachsstoffe bereits vor mehr als 5000 Jahren als „gewebtes Mondlicht“ geschätzt und für die Herstellung der Kleidung von Priestern und Pharaonen sowie bei deren Mumifizierung verwendet. Was für schöne Metaphern hätten die alten Ägypter wohl erst für moderne Stoffe aus Viskose oder Lyocell gefunden? Diese Fasern zeichnen sich im Vergleich zur Naturfaser Flachs nicht nur durch höheren Tragekomfort, bessere Funktionalität und einfachere Verarbeitbarkeit aus, sondern haben dank ihrer ausgezeichneten Eigenschaften auch zahllose neue Einsatzgebiete erschlossen – in Hygieneartikeln, in der Medizin und in der Kosmetik, aber auch als Zusatzstoffe in Baumaterialien, Reifen oder Autoverkleidungen.

Zu den Pionieren und weltweit größten Herstellern dieser aus dem nachwachsenden Rohstoff Holz gewonnenen Fasern gehört die Lenzing Gruppe. Der international aktive österreichische Konzern betreibt an seinem Hauptsitz im oberösterreichischen Lenzing die weltweit größte integrierte Zellstoff- und Viskosefaserproduktion.
Die Grundlage für den internationalen Erfolg des Unternehmens bilden eigene Produktionskapazitäten, die ständig an die Anforderungen globaler Märkte angepasst werden. Der dafür erforderliche Ausbau bzw. die laufende Modernisierung der Produktionskapazitäten lässt sich ohne eine ausgeklügelte und durchgängige Regelung und Überwachung des Produktionsverfahrens nicht realisieren. Lenzing vertraut hier seit dem Jahr 2002 in immer mehr Bereichen auf die Prozessleittechnik Aprol von B&R.
Durchgängigkeit gefordert
Vor sechs Jahren hatte sich Lenzing auf die Suche nach einem Nachfolgesystem für das von Lenzing selbst entwickelte Leitsystem LAG MS gemacht. „Unser Leitsystem war zwar sehr robust und äußerst einfach in der Bedienung, es konnte aber nicht mehr mit den ständig gestiegenen Anforderungen, z. B. in Sachen Anlagensicherheit, Schritt halten. Wir haben daher nach Alternativen gesucht“, erläutert Peter Nikolic, der bei Lenzing im Bereich Prozessleittechnik verantwortlich tätig ist. Zwar setzte Lenzing in den Faserstraßen damals und auch heute noch das Steuerungssystem eines großen deutschen Anbieters in Kombination mit der Visualisierungssoftware eines amerikanischen Lieferanten ein, doch vermochte diese Lösung als neuer Standard für das gesamte Werk ebenfalls nicht zu überzeugen. „Das System ist nicht durchgängig. Damit verfehlte es eine der Haupt-anforderungen, die wir an das neue Leitsystem stellten“, nennt Nikolic einen der ausschlaggebenden Gründe für die Entscheidung.
Ganz anders die nunmehr in weiten Unternehmensbereichen eingesetzte Leitsystemtechnik von B&R. Dank der Durchgängigkeit und der Mehrplatzfähigkeit der B&R- Lösung können die Lenzing-Ingenieure heute von jedem beliebigen B&R-Terminal auf alle Anlagenteile im gesamten Werk zugreifen. „Da alles vernetzt ist, kann ich die Anlage von jedem angeschlossenen PC aus beobachten, bedienen oder programmieren“, freut sich der Leittechnikexperte von Lenzing.
Auch die hohe Datenverarbeitungsgeschwindigkeit hat die Verantwortlichen bei Lenzing überzeugt, wie Peter Nikolic bestätigt: „Die leistungsfähigen Controller mit Datenverarbeitungszeiten unter einer Millisekunde waren und sind für uns ein wichtiges Kriterium.“
Hohe Regelungsgüte
Dies gilt auch für die erreichbare Regelungsgüte. Sie hat direkten Einfluss auf die Anlagensicherheit, wie ein kürzlich abgeschlossenes Projekt, bei dem ein Verdampfer mit Aprol-Technik ausgestattet wurde, anschaulich belegt. Verdampfer spielen bei der Faserherstellung eine entscheidende Rolle. Durch Zusatz von Natronlauge und Schwefelkohlenstoff wird die im Holz enthaltene Zellulose beim klassischen Viskoseverfahren durch chemische Reaktionen in eine spinnbare Form überführt. Die so gewonnene Spinnmasse wird nach weiteren Verfahren im Nassspinnverfahren zu Viskosespinnfäden ausgesponnen. Im Spinnbad zurück bleibt Wasser und Natriumsulfat. Damit der Spinnprozess ununterbrochen ablaufen kann, muss das kontinuierlich über den Produktionsprozess zugeführte Wasser wieder entfernt werden. Hierfür hat Lenzing einen Vakuumexpansionsverdampfer weiterentwickelt und patentiert. Die Anlage besteht aus mehreren Heizkörpern, mit deren Hilfe das Spinnbad auf 105 °C aufgeheizt wird. In den elf Verdampfertrommeln wird der Wasserdampf abgezogen und zum Heizen der Heizkörper verwendet oder über einen Kühlturm niedergeschlagen. Die modernste Verdampferanlage von Lenzing entfernt auf diese Weise auf Wunsch 25 t Wasser pro Stunde aus dem Spinnbad.
Und hier liegt auch einer der größten Unterschiede und Vorteile des neuen Reglerkonzepts, das mit dem Aprol-System realisiert werden konnte. Mit dem bisherigen Leitsystem war es nur möglich, die Umwälzmenge zu verändern. Die Eindampfmenge ließ sich aber nicht direkt festlegen. „Mit dem Aprol-System können wir dagegen einstellen, welche Eindampfleistung wir erreichen möchten“, erklärt Martin Reiter, der bei Lenzing für die Planung, Lenkung und Überwachung des Produktionsprozesses im Fachbereich Faserproduktion-Rückgewinnung verantwortlich ist. „Die Anlage fährt dann über mehrere Reglerebenen hinweg automatisch so, dass der Sollwert exakt erreicht wird“, fügt der bei Lenzing für die Entwicklung der Regelungskonzepte zuständige Dr. Bernhard Voglauer an.
Diagnosefunktionen
Obwohl die Anlage auf eine kontinuier- liche, stationäre Fahrweise ausgelegt ist, sind zahlreiche Lastwechsel bzw. Abstell- und Anfahrvorgänge zu bewältigen. Beim Anfahren ist es besonders wichtig, die gewünschte Betriebstemperatur schnell und sicher ohne Überschwinger zu erreichen. „Jede verlorene Minute kostet das Unternehmen Geld, aber schon kleine Überschwinger können die Heizungen zerstören“, betont Reiter. Das Unternehmen hat daher ein eigenes Projekt initiiert, um die Anfahrzeit weiter zu verkürzen. „Mit den Möglichkeiten, die Aprol bietet, war dies recht gut zu bewältigen“, urteilt Dr. Voglauer. „Das System verfügt über Trendzusammenstellungen, die es ermöglichen, die wesentlichen Größen bequem zu visualisieren und so Optimierungspotenziale einfach zu erkennen. Zudem lassen sich Parameter online ändern und die Wirkung kann sofort überprüft werden. Für mich als Regelungstechniker sind das sehr gute Rahmenbedingungen.“ Mit dem Erreichten sind die Lenzing-Verantwortlichen äußert zufrieden: „Wir haben nunmehr beim Verdampfer einen Stand erreicht, den man getrost als Standard für das Unternehmen festschreiben kann“, meint Peter Nikolic.
Verkürzte Inbetriebnahmezeit
Zukünftig will man diesen Status bei Lenzing mithilfe von Simulationen noch schneller erreichen können. „Wir haben vor Kurzem eine komplexe Anlage simuliert. Wir konnten so Unmengen an kleinen Fehlern identifizieren und beheben, bevor die Anlage überhaupt in Betrieb ging“, verrät Nikolic. Nachdem das Unternehmen seit einigen Monaten Erfahrungen mit der Anlagensimulation unter Verwendung von Matlab/Simulink gesammelt hat, arbeiten die Experten bereits am nächsten Schritt: Der automatischen Codegenerierung. Damit soll der manuelle Schritt entfallen, der bisher nötig war, um die in Matlab/Simulink erstellten Regelalgorithmen in die Steuerungssoftware zu übertragen. „Das erste Referenzprojekt werden wir in Kürze erfolgreich abschließen“, zeigt sich Dr. Voglauer überzeugt.
Zukünftig können die Lenzing-Ingenieure hierbei auch auf externes Know-how zurückgreifen, da B&R parallel an einer entsprechenden Lösung arbeitet. Unter der Bezeichnung AR4Matlab/Simulink wird B&R zukünftig ein Werkzeug zur automatischen Codegenerierung anbieten.
Hannover Messe: Halle 15, Stand C04
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Online-Info www.cav.de/0409406
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