Eine Lösung mit System

Der Autor: Daniel Utermöhle Produktmarketing Interface Cabling, Phoenix Contact Electronics

Chemische und petrochemische Anlagen sind durch komplexe Verfahren gekennzeichnet, die von der Prozessleittechnik gesteuert und überwacht werden. Sie bedingen somit einen hohen Automationsgrad, denn die sogenannten Marshalling-Systeme verknüpfen die oftmals vielen Tausend I/O-Signale der Sensoren und Aktoren. Multicore-Kabel führen die analogen und digitalen Signale über Klemmkästen in Schalträume, wo sie mittels Reihenklemmen, Signalkoppler oder Trennverstärker auf die I/O-Baugruppen oder das Prozessleitsystem umgesetzt werden. Zur Rangierung der Signale zu den Koppelelementen wird häufig die klassische Einzeladerverdrahtung genutzt, pro Signal also eine Ader aufgelegt. Das erhöht den Arbeitsaufwand, weil auch Verdrahtungsfehler nicht auszuschließen sind. Diese machen sich allerdings meist erst bei der Inbetriebnahme bemerkbar und verursachen zusätzliche Kosten.

Honeywell gehört zu den weltweiten Marktführern im Bereich der Prozessleittechnik. Mit der eigenen Steuerung Honeywell Experion PKS C300 (PKS – Process Knowledge System) wird eine hohe Verfügbarkeit in der Verfahrenstechnik sichergestellt, die sich durch intelligente Geräte von Phoenix Contact weiter steigern lässt. So kann der C300-Controller mit den geprüften Adaptern einfach und schnell über vorkonfektionierte, ebenfalls geprüfte Systemkabel mit sogenannten Termination Boards verbunden werden. Dabei handelt es sich um Übergabemodule aus der Produktlinie Vario-face. Auf diese Weise wird für eine fehlerfreie und schnelle Kopplung von Steuerung und Interface-Ebene gesorgt.

Das Prinzip der Adapter basiert auf zwei invertierten Combicon-Steckverbindern, die in die vorgesehenen Steckplätze der C300-Steuerung gesteckt werden und die Signale über eine Platine auf den D-SUB-Steckverbinder rangieren. Darüber hinaus kann der Anwender die Spannungsversorgung der I/O-Karte mit einer separaten Klemme abgreifen und per Systemkabel auf das Modul übertragen. Durch Verwendung des D-SUB-Steckverbinders lassen sich die in der Prozesstechnik üblichen großen Leitungslängen einfach realisieren: Bei einem Querschnitt von 0,25 mm2 ergibt sich eine Stromtragfähigkeit von 2 A pro Pfad – und das bei einer maximalen Spannung von 125 V sowie Umgebungstemperaturen von -20 bis +50 °C. Aufgrund der integrierten Schirmung sind die Kabel bestens für den Einsatz in rauer industrieller Umgebung geeignet. Zum Standardlieferprogramm zählen Leitungslängen bis 50 m, wobei weitere Längen über einen Variantenschlüssel bestellt werden können.

Für die Signalrangierung zum Feld stellt Phoenix Contact ein breites Produktportfolio an Übergabemodulen aus der Gerätefamilie Varioface zur Verfügung. Die Module sind in passiver Ausführung erhältlich. Alle Signale werden auf Schraub- oder Zugfederklemme umgesetzt. Optional enthalten die Übergabemodule eine Statusanzeige pro Kanal sowie Messertrennklemmen mit Prüfabgriff. In der aktiven Ausführung beinhalten sie Koppelbausteine – wie Relais oder Solid-State-Relais (Optokoppler) – mit Leuchtanzeige und Messertrennung pro Kanal sowie wahlweise eine feldseitige Sicherung. Die Bausteine vereinfachen die Anpassung der Signale an unterschiedliche Signalpegel von 24 V(DC) auf 230 V(AC). Außerdem können sie zur galvanischen Trennung zwischen Eingangs-/Ausgangskreis und zur Signalverstärkung verwendet werden.

Die Nutzung der Systemverkabelung ermöglicht zudem eine Kombination verschiedener von Phoenix Contact angebotener Produktfamilien. Über eine Variante der Frontadapter für den C300-Controller werden acht 6,2 mm schmale PLC-Scheiben per 15-poligem D-SUB-Kabel und PLC-V8-Adapter auf weniger als 50 mm Baubreite angesteuert. Die PLC-Scheiben, die auch als Durchgangsklemme verfügbar sind, lassen sich mit Relais oder Solid-State-Relais frei bestücken. Spezielle Typen für die Signalausgabe (Typ Aktor) und -eingabe (Typ Sensor) erhöhen die Platzersparnis im Schaltschrank, da sie feldseitig integrierte Potenzialklemmen umfassen. Somit entfallen zusätzliche Reihenklemmen für die Spannungsversorgung der Sensoren und Aktoren. Versionen mit eingebauter Eingangs- und Schutzbeschaltung vereinfachen darüber hinaus die Installation. Die werkzeuglose Direktstecktechnik bei PLC-Interface eröffnet dem Anwender eine Alternative zur Schraub- und Zugfederklemme, was gleichzeitig eine weitere Zeitersparnis mit sich bringt.

In einer der größten französischen Ölraffinerien kommen Systemverkabelungslösungen von Phoenix Contact zum Einsatz. Auf einer Fläche von 360 Hektar verarbeiten hier 1100 Mitarbeiter täglich 350 000 Barrel Rohöl zu 200 verschiedenen Produkten. Durch Destillations-Hydrocracker (DHC) werden die Bestandteile des Erdöls dabei in komplexen chemischen Verfahren in Brenn- und Flüssiggas, Leicht- und Schwerbenzin sowie Kerosin und Diesel zerlegt.

Zur Überwachung des komplizierten Prozesses verwenden die Raffineriebetreiber neben der Leittechnik von Honeywell Verkabelungskomponenten von Phoenix Contact. Die C300-Controller sind getrennt von der Interface-Ebene in separaten Schaltschränken montiert. Das besondere Design der Steuerungen stellt die optimale Nutzung des Schaltschranks sicher, weil beispielsweise die von einer I/O-Karte abgegebene Wärme nicht in den Kühlkreislauf der darüber liegenden Karte gelangt. Die Spannungsversorgung erfolgt über Stromschienen, die hinter den Karten verlaufen und über Schrauben kontaktiert werden. Durch integrierte Klemmen am Adapter kann die Spannungsversorgung der Karte abgegriffen und über das D-SUB-Systemkabel ins Feld geleitet werden, wo sie an den Übergabemodulen von Phoenix Contact zur weiteren Verwendung anliegt. Die in verschiedenen Längen erhältlichen Systemkabel verbinden die C300-Controller mit den Termination Boards in den Interface-Schaltschränken. An den Übergabemodulen werden die Signale dann abgegriffen und über die Marshalling-Ebene zu den Sensoren und Aktoren im Feld geführt. Per Rückleiter, der ebenfalls am Termination Board aufgelegt wird, lässt sich das Signal letztendlich an der I/O-Karte terminieren. Messertrennklemmen mit eingebautem Prüfabgriff erlauben das Auftrennen einzelner Signale sowie das Durchführen von Messungen sowohl während der Inbetriebnahme als auch im laufenden Prozess.

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