Reif für die Insel

In der Fabrikautomation haben Ventilinseln ihren festen Platz. In nahezu jeder diskreten Fertigung, die Pneumatik einsetzt, finden sich die wohlgeordneten Batterien von Ventilen, die ihre Elektronik gleich Huckepack dabeihaben. In der Prozessindustrie dagegen sind längst nicht so viele der cleveren Basistationen im Einsatz, wie man erwarten könnte. Dabei bietet der Einsatz von Ventilinseln zahlreiche Vorteile gegenüber Einzel-Vorsteuerventilen.

Zunächst einmal spricht für die Systemlösung, dass nur eine einzige, klar definierte und standardisierte Schnittstelle von der Ventilinsel zum Feldbus, beispielsweise Profibus DP, besteht. Bei Anwendung der Ventilinseltechnologie entfällt im Vergleich zum Einzelventilkonzept außerdem der Binärausgang der Remote I/O zur Ansteuerung der Einzelventile inklusive Verdrahtung, Verlegung und anderen Nebentätigkeiten. In größeren Anlagen, die nicht zu sehr ausgedehnt sind, lassen sich so oft mehrere Hundert Binärausgänge einsparen – und damit deren Projektierung. Ein Punkt, der bares Geld bei der Installation spart, aber auch den Instandhaltungsaufwand senkt.

Der Einsatz von Ventilinseln macht zudem vielerorts pneumatische Ringleitungen mit Luftverteilern unnötig. Bei Neuprojektierungen oft ein großer Posten bei den Investitionskosten und im laufenden Anlagenbetrieb ein üblicher Verdächtiger, was die Leckagegefahr betrifft. Weitere Pluspunkte der intelligenten Ventil-Plattform liegen in der einfacheren und schnelleren Installation sowie in der Möglichkeit, bei der Inbetriebnahme weitaus systematischer vorgehen zu können, wie bei der Verwendung verteilter Einzel-Vorsteuerventile.

Für einen umfassenden kostenseitigen Vergleich müssen allerdings noch andere wichtige Punkte in den Fokus der Betrachtung rücken. Schließlich ist der zuverlässige Anlagenbetrieb unter Kostengesichtspunkten bedeutender als die Investition, also der Anlagenbau bis zum Zeitpunkt der Installation. Erst im Betrieb zeigt sich die erfolgreiche Umsetzung des Anlagenkonzeptes. Und nur mit einem durchgängigen und funktionierenden Condition-Monitoring-Konzept können Anwender teure ungeplante Anlagenstillstände reduzieren.

Das Ventilinselkonzept CPX/MPA von Festo, eine Kombination aus dem Remote-I/O -Terminal CPX und der Magnetventilinsel MPA, erhöht spürbar die Anlagenverfügbarkeit – durch komfortable Wartungs- und Diagnosemöglichkeiten. Die MPA hat für diesen Zweck einen eigenen Chip (Festo ASIC) an Bord. Dieser Elektronikbaustein ermöglicht eine ventilspezifische Diagnose pro Ventilspule. Er kann den Spulenstrom überwachen, Unterspannung, Kurzschluss oder Leitungsunterbrechung erkennen. Ein integrierter Diagnosespeicher hält diese Meldungen mit Zeitstempel fest. Die Daten werden über eine mehrfarbige LED am Ventil, über ein Handheld (CPX-MMI) direkt im Feld sowie über Feldbus oder Ethernet (Web-Server) sichtbar. Schließlich kann eine Minute Stillstandszeit in einer hochwertigen Produktionseinrichtung sehr viel Geld kosten.

Ventile und Antriebe haben mechanische Teile, die verschleißen können und daher regelmäßig zu warten oder zu justieren sind. Funktionen der präventiven Wartung erinnern rechtzeitig an diese Wartungsintervalle. CPX/MPA kann per E-Mail oder SMS selbst warnen. Dazu ist beim Elektronikmodul einer MPA für jede Ventilspule ein fortlaufender Schaltspielzähler integriert, der bei Erreichen eines Sollwerts eine Meldung generiert. Weitere integrierte Features für die vorausschauende Wartung: Diagnose-Trace mit Fehlerspeicher, permanente Überwachung der Spulenströme sowie der Spulenspannung für Magnetventile. Damit lässt sich frühzeitig die Zunahme sporadisch auftretender Fehler erkennen. Bisher wurde dies meist erst beim finalen Defekt der einzelnen Komponente erkannt.

Diese komfortablen Möglichkeiten gaben für den Hygienetechnikanbieter Steris Finn-Aqua den Ausschlag, auf die CPX/MPA-Ventilinseln zu setzen. Schließlich lassen sich ohne ein effektives Diagnose-Konzept die aktuellen Anforderungen der Food and Drug Administration (FDA) nach Process Analytical Technology (PAT) nur schwer umsetzen. Das Unternehmen integriert jetzt in ihre Multieffekt-Wasserdestillationsanlagen zur Erzeugung von Reinstwasser für die Pharmaindustrie die CPX/MPA-Ventilinsel. „Neben den umfassenden Diagnosemöglichkeiten sparen wir mit der CPX/MPA auch 30 Prozent an Installationskosten“, erklärt Veli-Jukka Parkkamäki, Engineering Manager bei Steris Finn-Aqua.

Aufmerksame Beobachter werden in Zukunft noch in ganz anderen Bereichen der Prozessautomatisierung auf Ventilinsellösungen stoßen. Waren besonders explosionsgefährdete Zonen für die CPX/MPA-Plattform bis vor kurzem noch tabu, so kann die leistungsfähige Ventilinsel jetzt mit Zone-2-Zulassung nach Atex bestellt werden. Die Zulassung ermöglicht die Montage in explosionsgefährdeten Bereichen, und zwar bei Gefährdung durch Gase bis zu Zone 2 und bei Gefährdung durch Stäube bis zu Zone 22. Aus Ex-Schutz-Sicht spricht also in Zukunft zum Beispiel nichts mehr gegen den Einsatz von CPX/MPA in vielen Anlagen der chemischen Industrie – vorausgesetzt die Armaturen liegen nicht allzu weit voneinander entfernt.

Eine komplette Produktneuheit ist das elektrische Terminal CPX-P, das den Weg für eine weitere Funktionsintegration öffnet und speziell auf die Verarbeitung spezifischer Signaltypen in der Prozessautomation angepasst ist. Dieses Terminal ermöglicht unter anderem den Anschluss von Namur-Sensoren, aber auch von analogen Sensoren und Aktoren. Das Terminal ist zudem besonders sicher: Erstmals steht ein eigensicheres Prozessinterface in Schutzart IP 65 zur Verfügung. Zusätzlich sind alle CPX-P-Module in eigensicherer Ausführung bis zu Zone 0 verfügbar.

Halle 15, Stand D7

cav 428

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