Intelligent verkabelt

Dr. Christine Eckert

Dass den Pflanzenölen als Kraftstoffe die Zukunft gehört, sah schon Rudolf Diesel im Jahr 1912 voraus. Kaum 100 Jahre später liegt der Biodiesel absolut im Trend. Und das nicht ohne Grund: Bei seiner Produktion entstehen keine Abfälle, alle Nebenprodukte werden weiterverwertet und er ist leicht biologisch abbaubar. Als Beimischung verbessert Biodiesel ganz nebenbei auch in kleinen Mengen die Schmiereigenschaften konventioneller Dieselkraftstoffe. In Schwedt/Oder widmen sich die Nordbrandenburger Umesterungswerke (NUW) der Verarbeitung von rohem Pflanzenöl, vorwiegend Rapsöl zu Fettsäure-Methyl-Ester, kurz Biodiesel. Pro Jahr sollen 220 000 t Pflanzenöl und Fettsäure zu 210 000 t der erneuerbaren Energiequelle umgewandelt werden. Als Nebenprodukt fallen etwa 15 000 t hochwertiges Glyzerin an, das vorwiegend in der Pharmaindustrie seine Abnehmer findet.

Nach nur einjähriger Bauzeit wurde im November 2005 mit der Umesterung die erste Ausbaustufe der Produktionsanlage in Betrieb genommen. Seit Januar 2006 läuft auch die Glyzerindestillation. Durch die Anbindung an die benachbarte PCK-Raffinerie ist eine hohe Versorgungssicherheit gewährleistet. Das ermöglicht die Nutzung der vorhandenen Infrastruktur für den Transport der Rohstoffe und Produkte. Die Nähe zur Raffinerie bringt einen weiteren Standortvorteil, dort kann der hergestellte Biodiesel direkt zur Beimischung verwendet werden. Die moderne Produktionsanlage ist so konzipiert, dass sie möglichst wenige Schadstoffe in Luft und Wasser abgibt. Der technische Dienstleister Elcon automation & engineering lieferte für die Anlage, von der Planung über das Engineering bis zur Inbetriebnahme, alles rund um die Automatisierungstechnik. Die Anlage in Schwedt verfügt über ca. 1300 I/Os, davon 530 Profibus-PA-Messstellen.

Die Entscheidung zugunsten von Profibus PA fiel dem Betreiber nicht schwer. Dem Engineering-Dienstleister oblag dann die Auswahl des Lieferanten für das Feldbusinstallationssystem. Bei Pepperl+Fuchs überzeugten ihn vor allem die Durchgängigkeit des Programms. „Entscheidend war, dass wir mit FieldConnex für die Bus-anbindung im Ex-Bereich und dem Feldbusbarrierenkonzept eine einheitliche, homogene Systemarchitektur aufbauen konnten“, betont Thorsten Bille, Geschäftsführer bei Elcon. „Zu diesem Zeitpunkt gab es keinen anderen Hersteller, der alle notwendigen Profibus-PA-Interfacebausteine aus einer Hand anbieten konnte.“ Außerdem lässt sich die Installationstechnik sehr gut skalieren und ist damit besonders variabel. Davon profitiert der Kunde zum Beispiel auch bei einer eventuellen späteren Erweiterung. Dank FieldConnex und der Planungssoftware SegmentChecker konnte das Unternehmen die Dimensionierung vor Ort flexibel gestalten. Die Software hilft bei der Erfassung und Bewertung der elektrischen und physikalischen Gegebenheiten. Sie überprüft schnell und einfach, ob die Energiebilanz stimmt, die Energie für die vorgesehene Kabellänge ausreicht und wie hoch der tatsächliche Spannungsabfall an den Feldbarrieren ist.

Alle Komponenten, die für die Kommunikation zwischen dem Profibus Master und den angeschlossenen Slaves benötigt werden, sind bei FieldConnex System so aufeinander abgestimmt, dass sich innerhalb kürzester Zeit die Wunschtopologie nach dem Baukastenprinzip aufbauen lässt. Einschränkungen ergeben sich oftmals durch zu geringe Speiseleistungen. Weil aber FieldConnex Eigensicherheit mit erhöhter Sicherheit kombiniert, kann über intelligente Module wie den Segmentkoppler ausreichend Leistung eingespeist werden. Der Segmentkoppler ist zudem dafür zuständig, die Verbindung zwischen dem Profibus DP des Leitsystems und dem Profibus PA im Ex-Bereich herzustellen. Durch seinen modularen Aufbau können über ein einziges Gateway äußerst kostengünstig mehrere PA-Segmente an den Profibus DP angeschlossen werden. Die Speiseleistung wird dann über den High-Power Trunk in der Explosionsschutzart Ex e zu den FieldBarriers geführt und auf bis zu vier eigensichere Ausgänge für Feldgeräte in den Ex-Zonen 1 und 0 umgesetzt. Weitere Komponenten wie Ventilsteuerbausteine, Trennschaltverstärker sowie verschiedenste Gateways ermöglichen das individuelle Finetuning jeder Anlage.

Ein wesentlicher Vorteil der Profibus-PA-Technik besteht darin, dass sie neben der primären Messgröße weitere Messgrößen übertragen kann. So liefert beispielsweise ein Massemesser nicht nur die Masse, sondern zusätzliche die Dichte oder Temperatur. Das digitale Kommunikationsprotokoll überträgt auch die Daten von frei programmierbaren Zählern, die dadurch direkt für Dosieraufgaben verwendet werden können. Beim Einsatz von konventioneller Technik erfordert die Übertragung dieser Größen hingegen Zusatzhardware, wie etwa Hart-fähige I/O-Karten. Die einheitliche Übertragung der Zusatzgrößen reduziert ganz nebenbei auch den Engineeringaufwand im Leitsystem. Aber der Feldbus kann noch mehr: Über die Diagnosemöglichkeiten, die das Profibus-Protokoll bietet, lassen sich viele Probleme frühzeitig erkennen. So können Stillstandszeiten reduziert und die Anlagenverfügbarkeit gesteigert werden.

Diejenigen Feldsignale im Ex-Bereich, für die kein Profibus-PA-Interface existiert, werden von Remote Process Interfaces (RPIs) gebündelt. So können auch konventionelle Feldgeräte in einer Feldbusumgebung eingesetzt werden. Neben den klassischen, kaufmännischen Argumenten wie Preis und Lieferzeit konnte das RPI auch technisch überzeugen. Die Montage der RPIs ist denkbar einfach. Sie werden auf einer Tragschiene, dem sogenannten Power Rail, angebracht. Damit sind automatisch alle Versorgungs- und Datenleitungen angeschlossen. Komponenten und Aufbautechnik des RPI (Einspeisebaustein, Power Rail etc.) sind mit den zentralen PA-Komponenten identisch oder ähneln ihnen sehr stark. Das Schaltschrank-Engineering wird deutlich vereinfacht, der Schaltschrankaufbau vereinheitlicht. Dies gilt ebenso für die Signalbaugruppen des RPI, die mit den konventionellen Schalt- und Trennverstärkern des Herstellers baugleich sind. Einheitliche Versorgung, Anschlusstechnik und Baugröße beschleunigen hier ebenfalls Einarbeitung, Engineering und Schrankbau. Aber das RPI überzeugt auch im Betrieb: Denn die Komponenten können während des Betriebs rückwirkungsfrei ausgetauscht werden. Darüber hinaus bieten sie verschiedenste Diagnosemöglichkeiten durch Zugriff auf die Hart-Funktionalität der am Remote I/O angeschlossenen Hart-Feldgeräte. Stromversorgung, externer Bus und interner Bus lassen sich redundant auslegen und sichern damit eine hohe Verfügbarkeit.

cav 426

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