Am Standort Weiterstadt produziert das Geschäftsgebiet RohMax Öl Additive der Degussa AG Schmierstoffadditive mit unterschiedlichen patentierten Verfahren. Der Produktionsbetrieb wurde bereits bei Errichtung der Anlagen in den 70er-Jahren mit der damals zur Verfügung stehenden Technik automatisiert. Im Laufe der Jahre traten allerdings zunehmend Probleme hinsichtlich der Ersatzteilbeschaffung auf und die Flexibilität war ausgereizt. Aus diesem Grunde sollte die vorhandene Technik durch eine bestmöglich auf die Anforderung der Produktion angepasste Prozessleittechnik ersetzt werden.
Rüdiger Alshuth
Das Geschäftsgebiet RohMax Öl Additive der Degussa AG ist mit rund 400 Personen weltweit kommerziell tätig. Das Unternehmen entwickelt an verschiedenen Produktionsstandorten und mehreren Forschungszentren in Europa und Nordamerika Additive für Schmierstoffe auf Basis von Polyalkylmethacrylaten. Die RohMax Öl Additive sind zumeist maßgeschneidert für die Anwendung in Automobil- und Industrie-Schmierstoffen sowie für Flugzeug-Hydrauliköle.
Die Qual der Systemwahl
Nach einer sorgfältigen und intensiven Sondierung des Angebotes von System-Suppliern durch die Degussa Betriebstechnik Servicebereich S1 und der Betriebsleitung des Produktionsbetriebs fiel die Systemwahl auf das Siemens Prozessleitsystem Simatic PCS7.
Der Projektstart war im Herbst 2000. Damit die Produktion so ungestört wie möglich weiterlaufen konnte, wurde vereinbart, das Prozessleitsystem um die produzierende Anlage herum aufzubauen, einzurichten und einem Test im Trockenlauf – aber mit 100 % Funktionsabdeckung – zu unterziehen, bevor auf das neue Prozessleitsystem umgeschaltet werden sollte.
Eine besondere Herausforderung stellte die Realisierung der Anwendersoftware für das Rohrleitungssystem zwischen den Produktions- und Mischbehältern zur Steuerung der Pumpen, Ventile und Sperr-einrichtungen dar. Das Rohrleitungssystem verbindet die Behälter untereinander, wobei jeder Behälter durch Ventile oder Kugelhähne absperrbar ist. Für einen Verpumpvorgang von einem Behälter zu einem anderen Behälter muss das Bedien- und Beobachtungssystem von PCS7 dem Operator selbstständig die zum ausgewählten Start-Behälter passenden Ziel-Behälter anzeigen und nach dessen Wahl den Rohrleitungsweg schalten. Dazu gehört, alle an diesen Rohrleitungsweg angeschlossenen Behälter automatisch zu verriegeln und nach dem Verpumpvorgang wieder freizugeben.
Im Rahmen der planmäßigen Produktion
In enger Zusammenarbeit des Projektteams, bestehend aus Spezialisten von Siemens, den Anwendern des Produktionsbetriebes und der Betriebstechnik wurde in einer kurzen Projektierungszeit von nur vier Monaten die Anwendersoftware erstellt. Nach dem lückenlosen Funktionstest mit Hilfe des Simulationstools Winmod erfolgte der Umbau des Produktionsbetriebes an den planmäßigen Produktionsstillstandstagen zu Ostern 2001. In Zusammenarbeit mit den Degussa-Mitarbeitern der Servicebereiche BT und TI, die zuvor alle erforderlichen mechanischen und elektrischen Vorbereitungen trafen, wurden die bestehenden Sensoren und Aktoren der Anlage auf die vorbereiteten Leittechnik-Baugruppen umverdrahtet und geprüft. Erschwerend war dabei der Umstand, dass sich die Arbeiten über zwei Gebäude und diverse auf dem Freigelände verstreute Anlagenkomponenten erstreckten. Hier spielten die durchgängigen zentralen Zugriffs- und Überwachungsmöglichkeiten der Simatic-Welt eine entscheidende Rolle für das zügige Vorwärtskommen.
In nur fünf Tagen wurden rund 800 Ventile mit Rückmeldungen, 158 Antriebe, 64 Regelkreise und 124 Analogwerte an das neue Prozessleitsystem Simatic PCS7 angeschlossen und Messstelle für Messstelle wieder in Betrieb genommen. Die Produktion konnte mit der neuen Prozessleit- technik planmäßig und ohne Anlaufschwierigkeiten wie Fehlchargen oder Steuerungsfehlfunktionen nahtlos weitergeführt werden.
Neue Gestaltungsmöglichkeiten in der Produktion
Aus dem einstigen Ansatz einer Eins-zu-eins-Umsetzung haben sich bis heute viele neue Gestaltungs- und Optimierungsmöglichkeiten in der Produktion entwickelt. Durch die hohe Flexibilität und das einfache Engineering von PCS7 können Ideen zur Produktionsverbesserung schnell und risikoarm umgesetzt werden. Heute besteht die Anlage aus vier Automatisierungssystemen vom CPU-Typ 416, 23 Stück ET200M, einem redundanten Serverpaar, fünf Client-Rechnern, einem Engineeringsystem sowie dem Batch-System Batch flexible. Weiterhin wurden Kopplungen zu verschiedenen S5-Steuerungen und Package Units realisiert.
Damit bei Spannungsausfall die Automatisierung weiterläuft, wichtige Messwerte erhalten bleiben und die Anlage gezielt nach unten gefahren werden kann, wurde eine mit dem Prozessleitsystem korrespondierende unterbrechungsfreie Stromversorgung von Masterguard eingesetzt.
Flexiblere Produktion
Seit der Einführung des Prozessleitsystems Simatic PCS7 konnte die Produktionsanlage steuerungstechnisch sehr viel flexibler auf sich ändernde Rahmenbedingungen angepasst werden. Auch der Instandhaltungsaufwand hat sich deutlich reduziert und kann großteils von betriebseigenem Personal durchgeführt werden. Als wesentliche Verbesserung ist auch die Archivierung und der Zugriff auf die Prozessdaten durch Online-Kurvenbilder der Prozess- und Regelparameter zu nennen. Für Anlagenfahrer und Ingenieure ist dies ein unverzichtbares Tool. Ebenso sind Fehlbedienungen und damit unerwünschte Produktvermischungen heute nahezu ausgeschlossen.
Einführung der aktuellen Version
Aufgrund immer kürzerer Produktlebenszyklen, mehr Produktvielfalt und strengeren Vorschriften entschied sich der Geschäftsbereich RohMax Öl Additive im August 2003 für die Implementierung des Manufacturing Execution Systems Simatic IT Framework. Im Zuge dessen realisierte die Siemens-Niederlassung Frankfurt auch die Ankopplung an SAP sowie die Hochrüstung von PCS7 auf die aktuelle Version 6 mit dem modular aufgebauten Batch-System Simatic Batch mit Client-Server-Architektur.
Halle 9, Stand A72
cav 403
PCS7 V6 im Überblick
Engineering
- Zentrales, durchgängiges Engineeringwerkzeug
- Bulk-Engineering mit Import/Export-Funktionen
- Parametrierung von intelligenten Feldgeräten
- SW-Simulation und Test
- Änderungsverfolgung
- Verteiltes, paralleles Engineering
Batch
- Apparateneutrale Rezepte
- Hierarchische Rezepte nach S88
- Skalierbar von kleinen bis sehr großen Anlagen
- 21 CFR Part 11
- volle Integration in das Engineering System
B&B-Komponenten
- Mehrplatzfähige B&B-Komponenten
- Große Mengengerüste
- Client-Server-Architektur
- Online-Änderbarkeit
Kommunikation
- Fast Ethernet
- Fiber-Optic Switching-Technologie
- Redundanz (System- und Feldbus)
- Online-Erweiterbarkeit
AS, E/A-Baugruppen, Peripherie
- Ziehen und Stecken im laufenden Betrieb
- Erweiterungen/Parametrierung im laufenden Betrieb
- Robustheit
- Ex-Peripheriebaugruppen
- Online-Änderbarkeit des Programms
- Redundanz (Kontroller, Baugruppen u. Profibus)
- Integrierte F-Technik
- Integration von intelligenten Feldgeräten
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