Brillante Kommunikation

Dipl.-Ing. Franz Stupp , Dipl.-Ing. Wolfgang Lehrian

Ganz gleich, ob Lackierungen, Lippenstifte oder Haarspray; in immer mehr Produkten sorgen Perlglanzpigmente für einen effektvollen Schimmer. Um die Chancen in diesem wachsenden Markt voll nutzen zu können, hat die Merck KGaA ihre Produktionskapazitäten am Standort Gernsheim in den vergangenen Jahren deutlich ausgebaut. Dabei ergriff Merck die Gelegenheit, beim Anlagenneubau auch bei der Automatisierungslösung ein zukunftsweisendes Konzept umzusetzen: die durchgängige Vernetzung aller Geräte über Profibus und AS-Interface.

Ursprünglich basierte die Pigmentfertigung in Gernsheim auf der Remote-I/O-Technik. Die in 2001 fertig gestellte Iriodin-Anlage wurde von Controlmatic, einem Siemens Solution Provider, mit Simatic PCS 7 automatisiert und durchgängig mit Profibus ausgerüstet. Die Aufteilung der Anlage in standardisierte Teilanlagen und ein konsequent umgesetztes Redundanzkonzept mit separaten MSR-Räumen sowie redundanten OS- und Batch-Servern machte aus der Automatisierungslösung ein Musterbeispiel für Zuverlässigkeit und Zukunftssicherheit.

Bei der Herstellung von Perlglanzpigmenten werden kleine, sehr dünne Glimmerplättchen mit speziellen Chemikalien belegt, wobei die Dicke dieses Belages die spätere Farberscheinung bestimmt. Aus Rohglimmer wird zunächst eine Glimmersuspension hergestellt. Bei der Behandlung dieser Suspension mit Chemikalien entsteht schließlich das gewünschte Pigment. Zur Produktionsanlage gehören auch mehrere Tanklager für den Rohglimmer und die Abluft- und Abwasseraufbereitung. Die Produktion hat kontinuierliche und diskontinuierliche Prozessschritte. Daher wird auch Simatic PCS 7 mit Simatic Batch für die Chargensteuerung eingesetzt. Die Prozess- und Terminalbusse der Anlage mit den Automatisierungssystemen und den zentralen Servern sind als redundanter optischer Industrial-Ethernet-Ring ausgeführt.

In der Prozessebene prägt die durchgängige Verwendung von Profibus und AS-Interface und die Standardisierung von Bussegmenten und Schaltschränken die Anlagenstruktur: Insgesamt ist die Anlage in etwa 130 standardisierte Teilanlagen aufgeteilt. Auf Prozessebene besteht jede Teilanlage aus mindestens einem AS-Interface-, Profibus-DP- und Profibus-PA-Busstrang. Die Verwendung von Profibus erstreckt sich dabei bis hin zur Ansteuerung der elektrischen Schaltanlage und der Frequenzumformer.

Ausschlaggebend bei der Entscheidung für Profibus war zunächst die Vielzahl der Hersteller, die Profibus unterstützen, und die damit verbundene Vielfalt an verfügbaren Geräten und Steuerungen. Aber auch die vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten von Profibus waren ein wichtiges Kriterium: So kann die gesamte Anlage inklusive aller Nebengewerke durchgängig mit Profibus automatisiert werden. Mit Profibus können über die normale Datenübertragung hinaus auch über das Profisafe-Profil sicherheitsgerichtete Prozessdaten übertragen werden. Die eigensichere Variante Profibus PA erlaubt die Kommunikation und Energieversorgung von Prozessinstrumenten über einen Busstrang und ermöglicht auch den Zugriff auf Status-, Parameter, und Diagnoseinformationen, den zentralen Zugriff auf alle Geräte von der Leitwarte aus sowie eine zentrale Datenhaltung. Darüber hinaus reduziert sich der Aufwand für Planung, Montage und Wartung ebenso wie Platzbedarf für die Verkabelung. Änderungen in der Anlage und der Austausch defekter Steuerungskomponenten während des Betriebes sind ohne Weiteres möglich.

Redundanz sowohl bei den MSR-Technikräumen als auch für die Prozessleitsystem-Steuerungsebene und die Operator-Stationsebene sorgt für ein Maximum an Verfügbarkeit, so dass die Anlage bei Ausfall einer Steuerung oder einzelner Komponenten problemlos weiterläuft. Dank mehrerer redundanter Serverpaare mit Multiclients lässt sich die gesamte Anlage von jeder der Bedienstationen aus bedienen, selbst wenn die Bearbeitung auf unterschiedlichen Servern abläuft. Das Redundanzkonzept wird durch den Einsatz von insgesamt acht hoch verfügbaren Automatisierungssystemen Simatic 417 und redundanten Batch-Servern vervollständigt.

Der straffe zeitliche Ablauf mit nur zwölf Monaten von Planungsbeginn bis zur Produktionsaufnahme zeigt, dass sich die Profibus-Technologie für einen Einsatz in der Verfahrenstechnik bestens eignet. Obwohl in der Anlage Feldgeräte von insgesamt zehn unterschiedlichen Herstellern installiert sind, ließen sich alle Geräte schnell und einfach mit dem Process Device Manager Simatic PDM in das Leitsystem integrieren.

Die Erfahrungen von nunmehr ca. zwei Betriebsjahren sind ohne Einschränkung positiv. Die anfangs an die Feldbustechnik und speziell die Profibustechnologie gestellten Erwartungen wurden voll erfüllt. Profibus ist einfach und kostengünstig zu planen, zu installieren und zu bedienen. Auch das Personal bei Merck hat diese Automatisierungslösung schnell akzeptiert und die ausgezeichnete Bedienbarkeit des Systems schätzen gelernt, insbesondere den zentrale Zugriff zu allen Geräten. Auch bei den Kosten hat diese Feldbuslösung im Vergleich zur konventionellen Remote-I/O-Anlage die Nase vorn, wie ein Vergleich bei Merck ergab: Trotz geringfügig höherer Gerätekosten konnte durch erleichtertes Engineering und einfachere Montage der Systeme eine deutliche Einsparung erzielt werden.

cav 429

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