Dezentrales Konzept

Ing. Andrés Sammartino

Das in Gral. Lagos, Argentinien, vor 30 Jahren von BASF errichtete Chemiewerk produziert etwa 200 Produkte für verschiedenste industrielle Verwendungszwecke. Die Dispersionsanlage befindet sich in einem dreigeschossigen Gebäude. Die Rohstoffe (unter anderem Monomere) kommen von einem Tankgelände, das wegen der Feuergefährlichkeit der zu verarbeitenden Stoffe etwa 400 m vom Hauptgebäude entfernt liegt.

Die Rohstoffe werden nacheinander in die Reaktoren des Werkes eingebracht. Ist die chemische Reaktion abgeschlossen, strömt das Produkt durch einen Desodorierungsturm. Von dort aus gelangt es in Lagerbehälter, um später abgefüllt oder offen verladen zu werden.

Auf den ersten Blick erscheint dieser Prozess sehr einfach, doch es gibt viele zu regelnde Größen. Da bei den meisten Reaktionen Wärme abgegeben wird, ist es auch bei einem möglichen Ausfall des Leitsystems erforderlich, sicherheitsgerichtet zu regeln. Deshalb gibt es für kritische Prozesse Automatisierungssysteme, die auch ohne das Zentralgerät betrieben werden können, aber im Normalbetrieb mit ihm verbunden sind.

Konventionelle Techniken zur Industrieautomatisierung verwenden eine Zentralsteuerung (SPS), an die alle Signale von der digitalen und analogen Sensorik und Aktorik verdrahtet werden. Simatic PCS 7 dagegen basiert auf einem dezentralen Konzept. Das heißt, es gibt zentrale Automatisierungssysteme und dezentrale im Feld installierte Peripheriegeräte, an denen die Verdrahtung zusammenläuft. Der Montageaufwand wird mit diesem Konzept erheblich geringer (weniger Kabel), die Wartung einfacher und Fehler sind schneller zu finden. Die dezentralen Peripheriegeräte werden mit einer Profibus-DP-Anschaltung an das Automatisierungssystem angeschlossen.

Das Leitsystem besteht aus zwei Automatisierungssystemen AS 416-2, die über ein Industrial-Ethernet-Netz miteinander verbunden sind. Die dezentralen Peripheriegeräte ET 200M von Siemens (Standardperipherie) und Ceag (eigensichere Peripherie) sind über Profibus-DP angeschlossen. Ebenfalls angeschlossen wurden Umrichter aus der Reihe Micromaster Vector für Pumpensteuerung und -antrieb.

Die größte Neuerung war die Einführung von Profibus-PA. Der an einem DP/PA-Koppler beginnende Strang dient dem Anschluss intelligenter Sensoren (Durchflussmessgeräte, Pegelstandmesser, Temperaturmesser usw.) und Aktoren (insbesondere Stellventile). Der Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass nur ein digitales eigensicheres Kabel verlegt werden muss, das sowohl der Stromversorgung als auch dem Datentransfer dient. Eine teure Standardverdrahtung in explosionsgefährdeter Umgebung entfällt somit.

Vier Industrie-PCs dienen der Visualisierung und Bedienung. Simatic PCS 7 basiert auf dem Visualisierungssystem WinCC mit erweiterten Funktionen, die die Bedienung und Projektierung vereinfachen:

• Automatische Tag-Generierung

• Integriertes Meldesystem

• Standardgrafikobjekte

• Erweiterte Benutzerverwaltung

In der Leitwarte ist eine kombinierte Engineering (ES)-Operatorstation (OS) installiert. So war es möglich, das Projekt von den Feldgeräten über die Automatisierungsstationen bis zur Bedien- und Beobachtungsebene zentral zu engineeren.

Beim Leitsystem Simatic PCS 7 sind nur sehr geringe Kenntnisse über die konventionelle Programmierung von SPSen erforderlich. Das System wird über grafische Tools projektiert anstatt programmiert. Da Standardobjekte verwendet wurden (zum Beispiel Motoren, Ventile, PID-Regler usw.), ließen sich die Projektierungskosten um etwa 30% senken.

Sowohl am Profibus-DP als auch am Profibus-PA wurden Geräte verschiedener Hersteller verwendet. Dies ist möglich, da es sich in beiden Fällen um offene Netze nach internationalem Standard handelt.

Die Dispersionsanlage steht auf einem Gelände mit mehreren Betrieben, die sich einige Einrichtungen teilen. Das ist beispielsweise beim Tankgelände der Fall, auf dem sich die Rohstoffe für alle Anlagen befinden. Dieses Gelände hat sein eigenes Automatisierungssystem auf der Basis einer SPS aus der Simatic-S5-Reihe. Siemens musste das Prozessleitsystem Simatic PCS 7 an das im Werk vorhandene Profibus-FMS-Netz anschließen, um Daten mit allen schon vorhandenen Geräten austauschen zu können.