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Profibus und Process Timer an Bord

Hightech-Dosierpumpen mit erweiterten Steuerungsmöglichkeiten
Profibus und Process Timer an Bord

Die Dosierpumpen-Baureihen gamma/ L und Sigma, die den Leistungsbereich bis 1000 l/h abdecken, verfügen über in der Verfahrenstechnik allgemein übliche Steuerungsmöglichkeiten wie manuelle Einstellung der Hubfrequenz, externe Ansteuerung über potentialfreie Kontakte sowie über Analogsignale. Jetzt hat Prominent die beiden Baureihen mit den Optionen Profibus-Schnittstelle und Process Timer ausgerüstet.

Michael Rummer, Dipl. Ing. Bernd Freissler

Mehr und mehr werden komplexe verfahrenstechnische Anlagen mit Hilfe der Feldbustechnologie gesteuert und kontrolliert. Die Vorteile gegenüber der konventionellen Steuerung und Kontrolle über digitale und analoge Ein- bzw. Ausgänge liegen vor allem in der einfachen Verkabelung sowie der einfachen Erweiterungsmöglichkeit mit zusätzlichen Komponenten. Die Netzwerktopologie des Profibus ist linear mit aktivem Busabschluss an beiden Enden, die Verbindung der einzelnen Komponenten erfolgt mit Hilfe eines 2-adrigen, abgeschirmten Kabels. Es handelt sich um einen vom Hersteller unabhängigen, offenen Bus. Erweiterungen können in der Linie wie auch am Ende der Linie vorgenommen werden.
Wird eine Dosierpumpe in einer Anlage integriert und überwacht, so kommt es darauf an, dass die Informationen, die zur Steuerung bzw. Leitwarte übertragen werden, in einem für den Prozessverlauf tolerierbaren Rahmen den tatsächlichen Gegebenheiten entsprechen, und so als gesicherte Informationen bezeichnet werden können. Um dies zu erreichen, müssen einerseits Einstellungen an der Pumpe wie Hublänge, Hubfrequenz, Dosierleistung, Betriebsart der Pumpe, Niveaumangelanzeige mit Voralarm sowie Eingriffe in diese Einstellungen vor Ort erfasst und übertragen werden. Um zu gewährleisten, dass die eingestellte Menge auch tatsächlich dosiert wird, muss zusätzlich eine hydraulische Überwachung der Dosierleistung erfolgen. Um Betriebsstörungen direkt von der Leitwarte aus beheben zu können, müssen die Betriebsparameter nicht nur rückgemeldet, sondern auch über den Bus veränderbar sein. Die Baureihen gamma/L und Sigma und das dafür lieferbare Zubehör erfüllen diese Anforderungen vollständig, wie nachfolgendes Applikationsbeispiel verdeutlicht.
Chlorierung von Trinkwasser
Die zu behandelnde Wassermenge wird mit dem Kontaktwassermesser (1) erfasst. Die Kontakte gehen zur Pumpe (4), die über Profibus mit der Leitstelle verbunden ist und über den Bus auf Ansteuerung über potentialfreie Kontakte mit Pulse-Control eingestellt ist. Die Pumpe saugt das Desinfektionsmittel mittels einer Sauggarni-tur (3) aus dem Behälter (2) an. Auf dem Dosierkopf der Pumpe ist eine Dosierüberwachung Flow Control (5) installiert, die ein Abfallen des Hubvolumens signalisiert. Die Endkonzentration im Trinkwasser wird mit der Messzelle (6) gemessen und im Dulcometer Messumformer DMT mit Profibus-Schnittstelle (7) ausgewertet. Alle busfähigen Komponenten sind über ein 2-adriges Kabel miteinander verbunden. Ziel des Betreibers ist es, eine möglichst konstante Konzentration an Chlorbleichlauge zu erreichen. Sowohl Über- als auch Unterdosierung können gesundheitsschädliche Folgen für die mit diesem Wasser versorgten Menschen haben. Eine zuverlässige Kontrolle und schnelle Fehlererkennung ist daher unumgänglich.
Das Problem, kleine pulsierende Volumenströme quantitativ zu erfassen, wird hier durch den Einsatz der Flow Control gelöst. Jeder Einzelhub der kalibrierten Pumpe wird kontrolliert. Fällt die Menge um ca. 20% oder mehr, wird Alarm ausgelöst. Somit kann die übermittelte Dosiermenge als gesicherte Information bezeichnet werden und in der Leitstelle mit dem Wasserdurchsatz verglichen werden. Dies ergibt einen ersten Anhaltspunkt über die ordnungsgemäße Funktion der Anlage. Eine manuelle Verstellung der Hublänge, der Betriebsart oder auch ein Pumpenstop an der Pumpe selbst wird ebenfalls gemeldet.
Fällt die Endkonzentration, z. B. durch einen Wechsel der Chemikalie, oder soll die Konzentration geändert werden, so kann das über den Bus durch Verändern des Übersetzungsfaktors in der Pumpe erfolgen. Eine Neukalibrierung der Pumpe bzw. Neujustierung der Flow Control ist nicht erforderlich.
Process Timer
In vielen Prozessen werden Dosierungen periodisch oder durch externe Ereignisse gestartet durchgeführt. Fast immer müssen zeitversetzt zur Dosierung begleitende Aktionen wie das Einschalten eines Rührwerkes vor der Dosierung ausgeführt werden. Die Dosierstation soll einem Prozess beigestellt werden und als selbstständig funktionierende Einheit arbeiten.
Der ProMinent Process-Timer wurde speziell für diese Aufgaben konzipiert, die bisher nur mit speicherprogrammierbaren Steuerungen realisiert werden konnten. Dies wird dadurch erreicht, dass die Dosierleistung (Hubfrequenz) sowie die Betriebsart der Pumpe durch den Process-Timer eingestellt bzw. verändert werden können. Zusätzlich lassen sich die beiden optionalen Relais zur Schaltung peripherer Geräte in das Programm integrieren. Da dieses völlig unabhängig von den eingestellten Dosierzeiten erfolgt, können neben den o.g. Beispielen auch Überwachungsaufgaben (z.B. Alarm, wenn innerhalb eines vorgegeben Zeitraumes kein Steuerkontakt eingeht) mit Hilfe des Process Timers gelöst werden.
In einem Kühlkreislauf beispielsweise wird in periodischen Abständen eine Schockdosierung von Biozid zur Vermeidung von Bakterien- und Algenbildung durchgeführt. Während dieser Dosierung kann der Leitwert des Kühlwassers bis zur vollständigen Verteilung des Biozids so weit ansteigen, dass die automatische Absalzung eingeleitet wird. Um dieses zu vermeiden, muss sie ab dem Zeitpunkt der Dosierung sowie einige Stunden danach deaktiviert werden. In manchen Fällen wir grundsätzlich vor der Schockdosierung eine Zwangsabsalzung durchgeführt. Der Zeitraum bis zur nächsten leitwertgesteuerten Absalzung wird dadurch verlängert und die Effektivität der Bioziddosierung erhöht. Hierfür eignet sich eine Dosierpumpe der Baureihe gamma/L oder Sigma mit Process-Timer und zwei Relais, zusätzliche Steuergeräte sind nicht erforderlich.
Einzelhubüberwachung
Bei der Dosierung ausgasender Medien kommt es nach längerem Pumpenstillstand zur Gasbildung in der Saugleitung. Dies kann beim Wiederanlauf der Pumpe zum Ausfall der Dosierung führen. Hier wird eine Dosierüberwachung Flow Control eingesetzt, die jeden Dosierhub einzeln rückmeldet. Wenn keine Rückmeldung innerhalb einer vorgegeben Zeit erfolgt, wird die Pumpe auf Maximalfrequenz geschaltet, um die Luft möglichst schnell aus dem Dosierkopf zu entfernen. Wird nach einem weiteren Intervall, das ebenfalls individuell einstellbar ist, immer noch kein Dosierhub von der Dosierüberwachung registriert, stoppt der Process Timer die Pumpe und über das Relais wird eine Fehlermeldung abgegeben.
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