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In kürzester Zeit zusammengesteckt

Modernisierung des Leitsystems in einer Kunststoffanlage
In kürzester Zeit zusammengesteckt

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Im belgischen Werk des Chemiekonzerns Trinseo sollte ein über 30 Jahre altes Leitsystem durch eine moderne Lösung ersetzt werden. Ein durchdachtes Systemverkabelungskonzept sorgt für eine schnelle und fehlerfreie Übergabe der Feldsignale an die Schaltschränke des neuen ABB-Systems.

Ob es sich um Konsumgüter des täglichen Gebrauchs, wie Fernseh- oder Haushaltsgeräte, oder um Industrieelektronik handelt, Kunststoffe sind aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Trinseo, das bis 2010 zur Dow Chemical Company gehörte, produziert weltweit an 19 Standorten in 14 Ländern. Dabei konzentriert sich Trinseo Plastics auf spezialisierte Polymerlösungen. Die Produktpalette umfasst eine Vielzahl an thermoplastischen Harzen. Dazu zählen Polykarbonat, technische Polymere, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Polystyrol und Styrol-Acrylnitril (SAN). Am Standort im belgischen Tessenderlo wird Polystyrol hergestellt. Kritischer Bestandteil einer Polystyrolfertigungsanlage ist der Rührkesselreaktor, in dem Styrol und Polybutadien polymerisiert werden. Der Energieversorger liefert die notwendige Spannung über redundante Grids, da ein während des Produktionsprozesses auftretender Stromausfall den Rührreaktor irreversibel zerstören könnte. Die noch unfertige Rezeptur würde im Reaktor erstarren und diesen so unbrauchbar machen. Vor diesem Hintergrund erweist sich eine moderne und zuverlässige Leittechnik als unerlässlich für einen reibungslosen Betrieb der Anlage.

Signale per Plug-and-play übergeben
Die bisher in den Produktionsanlagen von Trinseo eingesetzte Steuerungstechnik wurde 1984 in Betrieb genommen. Als absehbar war, dass die Ersatzteilversorgung nicht mehr lange aufrechterhalten werden kann, haben sich die Verantwortlichen für eine Modernisierung entschieden. Im Zuge dieser Optimierung wird das bis dato verwendete Leitsystem an allen Standorten des Unternehmens ausgetauscht. Der verantwortliche Global Process Control Engineer Wim van Drongelen wurde mit der Planung für die Modernisierung des Leitsystems betraut. Gemeinsam mit den Systemverkabelungsspezialisten von Phoenix Contact hat er ein tragfähiges Lösungskonzept erarbeitet und umgesetzt. Ein zukunftssicherer Ansatz muss gemäß den Verantwortlichen bei Trinseo folgende Anforderungen erfüllen:
  • Beibehalten der existierenden Feldverdrahtung
  • schnelle Umstellung der einzelnen Standorte
  • Reduzierung der erforderlichen I/O-Tests
  • Realisierung einer Null-Fehler-Strategie
  • Minimierung der Umrüstkosten
Die in Tessenderlo vorhandene Anlage setzte sich aus Rangierschaltschränken zusammen, in denen die Feldsignale über Reihenklemmen per Einzeladerverdrahtung an die Leitsystemschaltschränke übergeben wurden. Das stellte ein erhebliches Hindernis für einen schnellen Austausch der Steuerungstechnik dar. Als neues Leitsystem haben sich die Verantwortlichen bei Trinseo für S800 von ABB ausgesprochen, dessen I/O-Karten über Einzeladern mit den Feldsignalen verbunden werden. Um die Umrüstung trotzdem schnell und fehlerfrei durchführen zu können, bietet sich eine Plug-and-play-Lösung mit Systemkabeln zwischen der Feld- und I/O-Ebene an.
Direkt an den Klemmleisten montiert
Auf der I/O-Seite nutzt Trinseo im neuen Leitsystem daher passive Übergabemodule der VIP-Serie Varioface Professional, die die Steuerungssignale eins zu eins auf einen hochpoligen Steckverbinder umsetzen. Die Verdrahtungsmodule zeichnen sich neben ihrem kompakten Design durch einen federnden Rastfuß aus Metall aus, sodass das Modul Vibrationen bis 5 g widerstehen kann. Die Steckverbinder der VIP-Systemkabel sind ebenfalls robust ausgeführt, denn sie werden in einem speziellen Fertigungsverfahren umspritzt. Auf diese Weise können die einzelnen Adern während der Montage nicht beschädigt werden. Die Herausforderung im Trinseo-Projekt bestand nun darin, die Klemmleisten auf der Feldseite auch mit einem hochpoligen Steckverbinder auszustatten. Diese Aufgabenstellung wurde erstmals mit Klemmenadaptern gelöst, die statt der Einzeladern direkt an den Klemmleisten montiert sind.
Um die genannten Anforderungen erfüllen zu können, haben die Spezialisten von Phoenix Contact verschiedene Varianten generiert. Dabei mussten vor allem die Gegebenheiten der bestehenden Installation sowie die Vermeidung von Fehlern beachtet werden. Deshalb sind Ausführungen für ein- und doppelstöckige Klemmen sowie für die links- oder rechtsseitige Montage erstellt worden. Eine farbige Kennzeichnung der Varianten sorgt für eine einfachere Zuordnung und schnellere Prüfung in der Anlage. Die Zuverlässigkeit der Adapter-Lösung wurde durch entwicklungsbegleitende Qualifizierungs-Kontrollen nachgewiesen.
100-%-Prüfung kann entfallen
Zur praktischen Erprobung wurde das Konzept zunächst in einer Miniplant-Anlage verifiziert und optimiert. Anschließend begann die einjährige Vorbereitungsphase zur Umrüstung des Standorts Tessenderlo. „Wir hatten 2500 I/O-Signale zu migrieren“, so van Drongelen. „Sämtliche Signale mussten erfasst und nach dem neuen Anlagenkonzept strukturiert werden. Die I/O-Schaltschränke inklusive der Software wurden dann innerhalb von acht Monaten fertiggestellt und geliefert.“ Danach startete der spannende Teil der Umrüstung: die Inbetriebnahme. Nach dem Aufstellen der Steuerungsschaltschränke und dem Entfernen der alten Einzeladern wurden die Klemmenadapter montiert. Im nächsten Schritt konnten die Mitarbeiter die zuvor verlegten Systemkabel auflegen. Aufgrund des strukturierten Systemaufbaus war nach den Plausibilitätsprüfungen eine 100-%-Kontrolle der Signale nicht mehr erforderlich. Lediglich ein Signal je Adapter ist stichprobenartig überprüft worden.
Durch den Einsatz anlagenspezifisch generierter Adaptierungslösungen sowie von Standardkomponenten aus dem Systemverkabelungs-Portfolio von Phoenix Contact hat Trinseo die Steuerungstechnik jetzt übersichtlich und strukturiert umgesetzt. Klemmenadapter, vorkonfektionierte Systemkabel und passive Übergabemodule ermöglichten in Kombination mit den vorinstallierten Schaltschränken einen schnellen und fehlerfreien Austausch des Leitsystems. Die Anzahl der zu testenden I/Os reduzierte sich durch die Lösung auf 15 bis 20 %. Das hat nicht nur die Zeit für die Umrüstung inklusive Stresstest um zwei Wochen gesenkt, sondern auch zu deutlich geringeren Kosten geführt. Außerdem konnte die Produktion wesentlich schneller wieder aufgenommen werden.
www.prozesstechnik-online.deSuchwort: cav0716phoenixcontact

Stefan Rücker
Mitarbeiter im Produktmarketing Interface Components, Phoenix Contact Electronics

Individuelle Verkabelungslösungen

Daten & Fakten

Bei der Varioface-Systemverkabelung handelt es sich um ein Verdrahtungskonzept, das speziell für die Ankopplung an I/O-Baugruppen verschiedener Automatisierungsgeräte entwickelt wurde. Statt der herkömmlichen, aufwendigen und fehleranfälligen Einzelverdrahtung werden hier steckbare Komponenten eingesetzt, was zu einer schnellen, übersichtlichen und fehlerfreien Anbindung führt.
Sollte das umfangreiche Produktportfolio aus Frontadaptern, Systemkabeln und Übergabemodulen nicht für die jeweilige Applikation passen, entwickelt das Serviceteam anforderungsgerechte Varianten vorhandener Komponenten oder auch neue Produkte. Dabei werden die Anwender persönlich beraten und von ihrem Ansprechpartner während der gesamten Projektphase betreut. Nach der individuellen Konzepterstellung erfolgen die Herstellung qualitativ hochwertiger Klein- und Großserien sowie deren termingerechte Lieferung.


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