Bei der Produktion von Nahrungs-, Genussmitteln oder Getränken sowie Pharmazeutika und Kosmetika spielt die Hygiene im Prozess- und Anlagenumfeld eine zentrale Rolle. Dafür sorgen zum Schutz der Verbraucher weltweit die Gesetzgeber mit strengen Vorgaben wie HACCP oder GMP. Der globale Wettbewerb zwingt die Unternehmen jedoch gleichzeitig dazu, ihre Produktion möglichst wirtschaftlich zu gestalten – die Folge ist ein wachsender Automatisierungsbedarf auf der Prozessebene. Eine konventionelle, zentrale Automatisierung von Prozessarmaturen kann diesem ständig wachsenden Anforderungsprofil nicht immer voll gerecht werden. Intelligente Prozessarmaturen mit integrierten Automatisierungsfunktionen sind eine leistungsfähige Alternative.
Im Bereich der Prozessarmaturen ist eine Automatisierung durch Schaltschränke mit Ventilinseln, I/O-System und Feldbusanschaltung typischerweise mit einem erheblichen Aufwand für die Verschlauchung und Verdrahtung verbunden. Eine Vielzahl langer Steuerluftleitungen und diskreter Rückmelderleitungen verbindet die Armaturen auf der Feldebene mit der zentralen Steuerung. Neben der zeit- und kostenintensiven Planung und Installation ist eine solche Lösung auch aus hygienischer Sicht nicht unproblematisch. Eine Alternative ist der Einsatz der intelligenten Prozessarmaturen von Bürkert. Im Unterschied zu schaltschrankbasierten Automatisierungskonzepten erfolgt bei diesem dezentralen Lösungsansatz nur noch die Steuerung und Statusüberwachung zentral über das Prozessleitsystem. Auf der Feldebene kommen pneumatisch betätigte Prozessventile zum Einsatz, in die sämtliche erforderlichen Automatisierungskomponenten wie Pilotventil mit Handbetätigung, elektrischer Rückmelder und optische Statusanzeige, Feldbusschnittstelle und sogar Positioner und Prozessregler für Regelaufgaben integriert sein können.
Eine Leitung für bis zu 62 Ventile
Durch die Integration eines AS-Interface als Feldbusschnittstelle lassen sich die Vorteile einer dezentralen Automatisierung optimal nutzen. Für die Spannungsversorgung, Rückmeldung und Kommunikation ist dann nur noch eine einzelne zweiadrige Leitung als Verbindung zwischen PLC und bis zu 62 Ventilen erforderlich. Jedes Prozessventil ist mit der durch das Feld verlaufenden Hauptdruckluftversorgung auf möglichst kurzem Weg verbunden. Die Verschlauchung und Verdrahtung sowie der Bedarf an Schaltschränken reduziert sich damit auf ein Minimum. Die Ventilsysteme selbst sind in hygienischem Design nach EHEDG-Richtlinie für gute Reinigbarkeit gestaltet, besitzen einen praxisgerecht hohen IP-Schutz und bestehen ausschließlich aus reinigungsmittelbeständigen Werkstoffen. Auch bei langem Gebrauch in einer Umgebung mit hoher Luftfeuchtigkeit und häufigem Reinigen mit aggressiven Chemikalien bleibt der IP-Schutz zuverlässig erhalten. Aus hygienischer Sicht ist dies im Vergleich zu konventionellen Automatisierungslösungen ein deutlicher Fortschritt. Aber nicht nur die Hygiene wird durch weniger Steuerluftleitungen und reduzierte elektrische Verdrahtung optimiert: Schon vor der Inbetriebnahme profitieren Anlagenbauer und Anwender bei der dezentralen Automatisierung von einer einfacheren und flexibleren Projektplanung durch eine leichtere Integration von Prozess- und Automatisierungsebene. Gleiches gilt für die Installa- tion, Inbetriebnahme und Wartung. Durch eine in der Armatur integrierte, weithin deutlich erkennbare Statusanzeige, kann der Prozess nicht nur zentral auf Steuerungsebene sondern auch direkt vor Ort beobachtet und der Betriebszustand der Ventile überprüft werden.
Modulares Ventilprogramm für maßgeschneiderte Lösungen
Der Einstieg in die dezentrale Automatisierung mit intelligenten Ventilsystemen beginnt bei Bürkert beim Prozessventil mit integrierter elektrischer Rückmeldung, einer einfach ausgeführten optischen Rückmeldung und integriertem Pilotventil. Bei dieser Variante können bereits die Ventil-inseln in den Schaltschränken entfallen. Die nächst höhere Ausbaustufe in dem modular aufgebauten Ventilprogramm nutzt die Vorteile einer dezentraler Automatisierung konsequent weiter: Zusätzlich zur elektrischen Rückmeldung und dem Pilotventil sind eine deutlich besser erkennbare optische Rückmeldung mit großen, farbigen Hochleistungs-LEDs für die Prozessbeobachtung im Feld sowie ein optionales AS-Interface als Feldbusschnittstelle in das Ventilsystem integriert.
Hinzu kommt ein analoger Wegaufnehmer, der zwei klassische Initiatoren bzw. Mikroschalter ersetzt. Die Endlageneinstellung muss dadurch nicht mehr manuell ausgeführt werden, sondern erfolgt über eine Teachfunktion selbstlernend und automatisch.
Hygienisch, kompakt und funktionssicher
Die Prozessventile benötigen nur minimalen Platz im Rohrsystem der Anlage, sind dank hoch resistenter Materialien leicht zu reinigen und bieten maximale Verfügbarkeit durch hohe Funktionssicherheit. Die hohe Verfügbarkeit wird vor allem durch eine integrierte Steuerluftführung zu den Antriebskammern erreicht. So wird auch die Federkammer des pneumatischen Antriebs ausschließlich mit reiner, sauberer Steuerluft belüftet. Feuchtigkeit, Staub oder verschmutzte Umgebungsluft können nicht in den Antrieb gelangen. Auf diese Weise werden eine Verschmutzung der Kolbendichtungen und die Korrosion der Antriebsfedern durch eindringende chemische Reinigungslösungen wirkungsvoll vermieden. Entlang der Spindelverlängerung kann somit ebenfalls keine Feuchtigkeit aus der Federkammer in die Rückmeldeeinheit oder den Steuerkopf gelangen. Neben einer deutlichen Erhöhung der Antriebslebensdauer wirkt sich diese Konstruktionsweise auch in hygienischer Sicht äußerst positiv aus: Es kann kein Produkt in den Antrieb gelangen und eine Verschleppung von Keimen oder gar eine Schimmelbildung im Antriebsinneren sind praktisch ausgeschlossen. Das bei klassischer Bauweise auftretende Problem, dass bei jedem Schaltvorgang eventuell in der Federkammer vorhandene Schimmel- sporen in die Umgebungsluft ausgestoßen werden, wird vermieden.
Die Spülung des Ansteuerungsgehäuses mit Steuerluft erfolgt durch eine minimale Steuerluftüberströmung am Pilotventil bei jedem Schaltvorgang. Im Schaltmoment strömt für weniger als 10 Millisekunden ein sehr kleines Volumen Steuerluft in das Gehäuse. So entsteht im Gehäuse ein leichter Überdruck, der den IP-Schutz des Gehäuses aktiv unterstützt und ein Ansaugen von Feuchtigkeit bei Temperaturwechseln oder dem Abschwallen mit kaltem Wasser verhindert. Das integrierte Überdruckventil entlüftet das Gehäuse automatisch, falls der Druck nach mehreren Schaltvorgängen einen Wert von ca. 0,5 bar (Ü) erreicht. Durch das Zusammenspiel von Steuerluftüberströmung und Entlüftung wird im Gehäuse ein konstanter Überdruck aufrechterhalten und das Luftvolumen ständig ausgetauscht, wodurch sich zusätzlich die Kondensatbildung wirkungsvoll verhindern lässt. In gleicher Bauweise ist es möglich, auch digitale elektropneumatische Stellungsregler und Prozessregler zu kompletten Regelventilsystemen zu kombinieren. Die Regelventile werden dabei den gleichen hohen Hygienestandards gerecht, die die Prozessventile auszeichnen. Die Belüftung der Federkammer gehört auch hier zur Standardausstattung.
Online-Info www.cav.de/0709434
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