Technion: Aus Alt mach Neu

Dr. Peter Berrie

Technion unterhält im Industriepark Höchst in Frankfurt ein Forschungstechnikum, das von ansässigen Firmen genutzt wird. Das Technikum bietet umfangreiche Dienstleistungen rund um die Polymertechnik: Von ersten Laborversuchen über die Konzeption und Realisierung von Pilotanlagen bis hin zur Beratung bei der Planung von Großprojekten. Ein eigenes Tank- und Druckgaslager sichert dabei einerseits die Versorgung mit Betriebs- und Rohstoffen und dient andererseits der Zwischenlagerung und Entsorgung von Abfallstoffen (Abb. 1). Um eine sichere Abfüllung und Lagerung der Gefahrenstoffe zu gewährleisten, entschlossen sich die Verantwortlichen von Technion, das Tanklager mit zuverlässiger und hochwertiger Messtechnik auszustatten. Zur zentralen Kontrolle und Überwachung der Tanks wurde entschieden, die aktuellen Messwerte in die Leitstelle zu übertragen und dort auf einem PC zu visualisieren. Das Gesamtpaket – Engineering, Feldgeräte, Visualisierung und Inbetriebnahme – wurde an Endress+Hauser vergeben und in enger Zusammenarbeit ein detailliertes Pflichtenheft erarbeitet. Da bestehende als auch neue Geräte sowohl in die Visualisierung als auch in eine existierende SPS zu integrieren waren, war die Aufgabe vielfältig, wenn auch nicht untypisch für diese Art von Nachrüstung. Folgende Signale sollten visualisiert werden:

• PFM-Signale von bestehenden kapazitiven Füllstandmessgeräten

• Profibus-DP-Signale von neuen Druck-, Durchfluss-, und Temperaturmessgeräten sowie von Frequenzmessumformern

• Schaltsignale von Füllstandgrenzschaltern

• Statussignale von Aktoren

• Steuerungssignale von der SPS

Zusätzlich sollten die neuen Profibus-Signale als 4…20 mA-Signale an der SPS übertragen werden.

Um von der Status-Information der PFM- und Profibus-Geräte Gebrauch zu machen, erfolgte die Kommunikation mit dem Visualisierungsystem Commutec P view über Profibus-DP. Da sich die Geräte auch vom Visualisierungssytem aus über Profibus bedienen lassen, kann hier der Vorteil einer schnellen Inbetriebnahme genutzt werden. Darüber hinaus erspart der Feldbus Kabel und I/O-Karten. Abbildung 2 zeigt schematisch die Netzwerktopologie. Die neuen Geräte sind an einem Profibus-PA-Segment angeschlossen, das über einen Segmentkoppler an das DP-Netzwerk angebunden ist. Die PFM-Signale werden über ein Profibus-DP-Gateway an das DP-Netzwerk angeschlossen. Die PFM-Messumformer sind direkt über einen 4…20-mA-Ausgang an die SPS angeschlossen. Mittels eines Remote I/O mit Profibus-DP-Schnittstelle können Signale zwischen dem Visualisierungssystem und der SPS ausgetauscht und umgesetzt werden. Die Workstation ist ebenso an das Anlage-Ethernet angebunden, so dass alle Visualisierungsdaten auch für Klienten zur Verfügung stehen, die den OPC-Standard unterstützen. Wegen des proprietären Protokolls der SPS ist ein Datenaustausch mit Commutec P view über Ethernet jedoch nicht möglich. In Absprache mit dem Betreiber wurde ein Remote-Zugriff eingerichtet, der eine Fernabfrage der aktuellen Prozesswerte ermöglicht. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Störung in der Anlage, eine Ferndiagnose über Modem vorgenommen werden kann.

Für jedes Abfüllprodukt gibt es ein eigenes Bild, das per Knopfdruck aufgerufen werden kann. Hier können alle Anlagendaten bequem entweder analog oder digital gelesen werden. Mit einem Blick sieht man, dass Tanks, Pumpen und Ventile im grünen Bereich arbeiten. Zusätzlich zur Visualisierung bietet Commutec P view alle Funktionalitäten einer modernen Scada-Software: offene Systemarchitektur, Prozessdatenbank, Rechen- und Logikoperatoren, Alarm-Management-System, Trending, Protokollierung von Bedienerzugriffen, Passwort sowie Export von Daten in MS-Access und MS-Excel.

Technion ist nur ein Beispiel, wie die Umrüstung und Visualisierung einer älteren Anlage erfolgen kann. Bei einer anderen Firma werden die technischen Vorausetzungen völlig anders liegen. Bezeichnend für solche Projekte ist aber, dass der Datenfluss immer wieder durch proprietäre Protokolle bzw. die 4…20-mA-Technik unterbrochen wird. Das bedeutet mehr Aufwand an Schnittstellen, Gateways und I/O-Geräten und nicht selten einen Verlust von Informationen. Beispielsweise kann ein moderner Füllstandgrenzschalter seinen Zustand selbst überwachen. Die Information, in welchem Zustand er sich befindet, kann jedoch nur über einen Feldbus übertragen werden. Wie einfach und mit welch geringem Aufwand Informationen in einem offenen Netzwerk verteilt werden können, zeigt Abbildung 3. Hier wird die gleiche Anlage dargestellt, jedoch mit allen Geräten am Profibus-DP bzw. Profibus-PA angeschlossen. Selbstverständlich könnte auch Foundation Fieldbus in ähnlicher Weise benutzt werden.