Gut vernetzt

Dipl.-Ing. Andreas Grimsehl

Die Unternehmen im Chemiepark Marl betreiben etwa 100 Produktionsstätten mit zusammen rund 900 Einzelgebäuden. Praktisch alle Anlagen stehen in einem engen stofflichen und energetischem Verbund. 1200 km Rohrleitungen sowie 55 km Straßen und 100 km Schienen gehören zur Infrastruktur des Chemieparks und verdeutlichen die Dimensionen der Anlagen. In der Regel werden die Hauptanlagenteile von zentralen Leitständen sowie diversen dezentralen Fahrständen überwacht und gesteuert. Ziel des vorgestellten Konzeptes von Yokogawa ist eine Erhöhung der Effizienz beim Betrieb durch schnellere Reaktionszeiten bei Abweichungen vom stationären Betrieb und kürzere Wege der Anlagenläufer.

Als Prozessleitsystem fungiert das Centum CS3000 von Yokogawa. Die Applikation befindet sich in der Field Control Station (FCS), die die Messdaten übernimmt, die zuvor über Sensoren erfasst worden sind. Diese Daten werden je nach Logik oder Regelalgorithmen verarbeitet und dann wieder an Aktoren ausgegeben.

Das Bedienen und Beobachten des Prozesses erfolgt über die Human Interface Station (HIS). Der Rechner, auf dem die Bedien- und Beobachtungsoberfläche installiert ist, benötigt als Betriebssystem Windows XP oder Vista. Optional stehen weitere Komponenten zur Verfügung, um den Prozess der Anlage noch sicherer und effektiver zu gestalten, wie beispielsweise eine integrierte sicherheitsgerichtete Steuerung (ProSafe), ein Prozess-Informations-Management-System (Exaquantum) zur Ermittlung von Schüsselindikatoren oder ein Asset-Management-System (PRM), mit dessen Hilfe die Instandhaltung einer verfahrenstechnischer Anlage effizienter umgesetzt werden kann.

Die bedienerorientierte HIS wie auch das PIMS, die ProSafe und das PRM kommunizieren über einen redundantes 1 GigaBit/s Bussystem (Vnet/IP). In diesem Bussystem wird ein Teil der Bandbreite für das Ethernet-Protokoll reserviert. Mit dessen Hilfe können Teilnehmer, die das TCP/IP-Protokoll unterstützen, eingebunden werden. Alle Teilnehmer werden redundant an einen Layer-2-Switch angebunden. Durch diese sternförmige Topologie wird die Ausfallsicherheit des gesamten Systems im Vergleich zu einer früheren Linientopologie deutlich erhöht. Über die Switches kann weitere Hardware angeschlossen werden, diese muss nicht unbedingt eine Anwendung des Yokogawa-Prozessleitsystems, sondern kann auch eine externe Komponente sein, sofern sie dem Ethernet-Standard nach IEEE802.3 entspricht. Dazu muss die anzuschließende Hardware lediglich mit einer IP-Adresse aus einem freigegebenen Bereich versehen werden. Die Datensicherheit wird durch Trennung der IP-Adressbereiche und Reservierung eines eigenen Bereiches für externe Hardware gewährleistet. Anbindungen an andere Netzwerke werden über eine Firewall gesichert, sofern das gewünscht wird. Dipl.-Ing. Thomas Bergsch, System Engineer IA Systems bei Yokogawa sieht in dieser Philosophie der offenen Systeme einen entscheidenden Vorteil: „Damit nutzt man allgemeine Standards, die in vielen Bereichen bewährt sind. Erfahrungsgemäß gibt es damit keine Schnittstellenprobleme und man bleibt sehr flexibel.”

Um Prozessdaten im Feld darstellen zu können, wird eine Plattform benötigt, die sowohl den technischen Rand- als auch den Umgebungsbedingungen genügen muss. Aufgrund der offenen Architektur des Prozessleitsystems ist die Kommunikation auf Basis von Ethernet eine unabdingbare Forderung an die Visualisierungskomponente. Weiterhin müssen die Systeme häufig extrem rauen Umgebungsbedingungen gewachsen sein: Starke Schwankungen bei Temperatur und Luftfeuchte sowie in der Luft befindliche Chemikalien, mechanische Belastungen durch von Maschinen verursachte Schwingungen sowie Belastung durch die Reinigung der Anlage mit Hochdruckreinigern setzen ein geschlossenes Gehäuse der Visualisierungsplattform voraus.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, hat man sich bei Yokogawa für die Visualisierungsplattform VisuNet von Pepperl+Fuchs entschieden, die auf der Basis von Ethernet und des TCP/IP-Protokolls arbeitet und damit auf proprietäre Strukturen vollständig verzichtet. Die Entfernung zwischen Monitor, Tastatur sowie Maus einerseits und dem Host-PC kann bis zu 2 km betragen. Ein wichtiges Feature für die Inbetriebnehmer: VisuNet verfügt über einen Onboard-Fehlermonitor, der Kommunikationsfehler protokolliert und beispielsweise verlorene Datenpakete dokumentiert. Das System ist als VisuNet-RM-Remote-Monitor-Lösung wie auch als VisuNet PC verfügbar, bei Letzterem handelt es sich um einen Panel-PC mit Monitor, Tastatur und Maus. Das System kann als Non-Ex-Version eingesetzt werden, verfügt aber auch über Zulassungen gemäß Atex und IEC, Kategorien II 2G (Zone 1 Gas) und II 2D (Zone 21 Staub).

„Über die VisuNet-Geräte hat man aus dem Anlagenbereich heraus volle Einsicht in das System. So können die Anlagenläufer bei ihren Rundgängen zusätzliche Aufgaben wahrnehmen und haben beim manuellen Anfahren von Maschinen Zugriff auf alle Prozessschaubilder und -daten”, resümiert Thomas Bergsch. Über die Kopplung mit Lichtwellenleitern werden Leitungslängen von 400 bis 500 m realisiert und störungsfrei betrieben. Neben den funktionalen Vorteilen hält das VisuNet auch den harten Umgebungsbedingungen stand, so erweist sich das geschlossene VA-Gehäuse als robust und gut reinigbar.

Halle 7, Stand C14

cav 403

Netzwerkbasierte HMI-Lösungen:VisuNEt

Hannover Messe 2008