Bewährtes erhalten, Fortschritte nutzen

Arno Keller

BASF stellt in der Fabrik für Spezialchemikalien im Werk Ludwigshafen eine Vielzahl von Produkten mit maßgeschneiderten Eigenschaften für unterschiedliche Anwendungsgebiete her. Die alles in allem rund 280 Verkaufsprodukte sind als unsichtbare Helfer in vielen Produkten für die Endverbraucher im privaten und industriellen Sektor von Nutzen: Sei es beim Wäschewaschen, bei Reinigungsprozessen im Haushalt und in gewerblichen Anlagen, im Bereich der Veredelung von Oberflächen, der Desinfektion oder Konservierung.

Die Fabrik für Spezialchemikalien im Werk Ludwigshafen besteht schon seit 1956 und ist Teil des Verbundsystems der BASF. Die Rohstoffe für die zahlreichen Prozesse werden in diesem Betrieb in diskontinuierlichen Verfahren weiterverarbeitet. Die Steuerung der komplexen Prozesse übernahm dabei bis vor kurzem das System Teleperm M. Erst im Jahr 2000 fand im Rahmen einer Modernisierung der Fabrik der Austausch der Operator Stations des Systems Teleperm M durch neue PCS7/TM Operator Stations statt. Dabei wurden auch die Automatisierungssysteme durch ein leistungsfähigeres, kompatibles Nachfolgesystem ersetzt.

Innovationen im Spezialchemikalienbereich erforderten dann Anfang 2002 eine Kapazitätserweiterung dieser Anlage. Die neuen Anlagenteile sollten in einer angrenzenden Erweiterung der Fabrik untergebracht werden. Dabei galt es, die vorhandene Infrastruktur weiter zu nutzen und die Erweiterungsanlage in die vorhandenen Gegebenheiten einzubinden – selbstverständlich im laufenden Betrieb, da die Fabrik den Eingangsstrom ununterbrochen verarbeiten muss.

Die Projektteams von BASF und Siemens erarbeiteten gemeinsam zunächst mehrere Lösungen: Einerseits die Fortführung und Erweiterung des vorhandenen Prozessleitsystems Teleperm M, andererseits die Erweiterung mit Simatic PCS7 und Migration der vorhandenen Teleperm M-Automatisierungssysteme und als dritte Alternative den kompletten Ersatz des vorhandenen Prozessleitsystems. Anschließend bewertete BASF die drei Konzepte im Hinblick auf Funktionalität, Abdeckung der betrieblichen Erfordernisse, Minimierung des Produktionsausfalls, Wirtschaftlichkeit und Ersatzteilgarantie. Am Ende überwogen die Vorteile der Migrationslösung: BASF überzeugten dabei nicht nur die im Vergleich zum Neusystem geringeren Kosten, sondern vor allem die Möglichkeit, die vorhandenen Systeme im laufenden Betrieb einzubinden. „Insbesondere die Erweiterungsmöglichkeiten und die Kompatibilität der Migrationskomponenten, aber auch die einheitliche Bedien- und Beobachtungsebene der Prozessleitsysteme Teleperm M und Simatic PCS7 haben uns sehr beeindruckt. Dies war auch ausschlaggebend für die Vergabe dieses Projektes“, so der Betriebsleiter der Fabrik in Ludwigshafen.

Die verschiedenen Chemikalien werden diskontinuierlich auf der Basis individueller Rezepte in der mehrsträngigen Anlage produziert. Daher war eine flexible und effiziente Verwaltung und Pflege der Rezepte eine wesentliche Forderung der BASF. Nach gemeinsamer Abwägung der Risiken stimmte das Projektteam der BASF während der Projektphase im Oktober 2002 einem Ersteinsatz von Simatic PCS 7 Version 6 mit Simatic Batch zu. Die erweiterte Batch-Funktionalität und die verbesserte Online-Änderbarkeit waren die entscheidenden Argumente für BASF, die neue Version einzusetzen.

Aufgrund der größeren Nähe zur Systementwicklung wurde das gesamte System bei Siemens in Karlsruhe projektiert. Auch der abschließende Factory Acceptance Test (FAT) erfolgte in Karlsruhe. Mit der Simulationssoftware Simit wurde das neue Leitsystem dabei auf Herz und Nieren geprüft: mit diesem Softwaretool lassen sich reale Anlagenbedingungen nachstellen, so dass das temporäre Verhalten der Systeme und der Rezeptursteuerung simuliert und optimiert werden kann. Dadurch war es möglich, erste Leitsystemkomponenten noch vor der offiziellen Freigabe der Version 6 auszuliefern.

In dieser Projektphase arbeiteten alle beteiligten Teams Hand in Hand – so konnten alle vereinbarten Termine eingehalten werden. Insbesondere das Projektmanagement und Controlling durch Siemens ist dabei den Verantwortlichen in guter Erinnerung geblieben. „Die partnerschaftliche Zusammenarbeit zwischen Siemens und BASF, die schnelle Reaktion bei erkannten Problemen und die professionelle Durchführung der Funktionsendprüfung bei Siemens waren entscheidend für den Erfolg dieses Projektes“, so der bei BASF zuständige PLT-Leadingenieur Dipl.-Ing. Jürgen Hochdörfer.

Ein weiterer zentraler Aspekt des neuen Anlagenteils ist die Sicherheitstechnik. Die Einsatzstoffe sind brennbar und bei falscher Handhabung gegebenenfalls gesundheitsschädlich. Zudem ist die Reaktion stark exotherm. Daher muss der Prozess kontinuierlich überwacht werden, um kritische Anlagenzustände ausschließen zu können. Da die Abschaltkriterien vom aktuellen Zustand des Prozesses abhängen, verwendet BASF für die Steuerung der Verfahren eine fehlersichere Steuerung, die mit Hilfe eines mathematischen Modells die Abschaltgrenzen aus den Prozessinformationen berechnet. Die prozessabhängigen Abschaltwerte werden auf der Simatic PCS 7 Operator Station in speziellen Faceplates visualisiert. Mit dieser Technologie können die Batchzeiten verkürzt und damit die Ausbeute der Anlage erhöht werden.

Zur elektrischen Energieversorgung lieferte Siemens die modulare Sivacon-Niederspannungsschaltanlage. Alle elektrischen Motoren der Erweiterungsanlage können dabei dank Totally Integrated Automation über Profibus direkt vom Automatisierungssystem angesteuert werden. Dadurch vereinfacht sich nicht nur die Montage, sondern auch die Wartung und Inbetriebnahme. Die existierenden Teleperm M-Automatisierungssysteme wurden ebenfalls über Profibus eingebunden.

Nach der erfolgreichen Funktionsendprüfung galt es dann, die letzte große Herausforderung zu meistern: Die Einbindung der neuen Systeme in die Produktion und die Integration der vorhandenen Anlage im laufenden Betrieb. Dabei war noch einmal der Teamgeist aller Beteiligten gefordert, um einen reibungslosen Ablauf dieser kritischen Phase des Projektes zu gewährleisten.

„Wir waren nicht nur an dem Produkt Prozessleitsystem, sondern vor allem an einer Lösung zur Bedienung, Steuerung und Überwachung der komplexen Prozesse interessiert. Die Bereitschaft von Siemens, PCS7 an die Anforderungen des Kunden anzupassen, war meines Erachtens ein wesentlicher Schlüssel zur erfolgreichen Migration der Erweiterung in die Altanlage“, so der bei BASF zuständige Betriebsingenieur Dipl.-Ing. Stefan Rouwen. Mittlerweile läuft die Produktion des neuen Anlagenteils zur vollen Zufriedenheit aller Beteiligten.

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