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Schneller Datentransfer via Modbus TCP

Shell Nederland Chemie setzt auf Hima-Systeme
Schneller Datentransfer via Modbus TCP

Schneller Datentransfer via Modbus TCP
Die sicherheitsgerichteten Steuerungen der H41q/H51q-Familie ermöglichen ohne Einschränkung selbst einen einkanaligen Einsatz bis SIL 3
Der niederländische Standort Moerdijk von Shell ist einer der bedeutendsten Produktionsstätten für Ethylen und artverwandte Produkte in Europa. Im Zuge eines Revamps der Ethylen-Anlage wurde die alte Sicherheitstechnik gegen moderne Sicherheitssteuerungen H51q von Hima ausgetauscht. Die Modbus-TCP-Kopplung der Hima-Steuerungen zum Yokogawa-Leitsystem stellt einen schnellen und umfassenden Datentransfer sicher.

Ferdi van den Brûle

Der Ethylen-Cracker in Moerdijk ist mit einer Verarbeitungskapazität von bis zu 1 Mio. t Ethylen pro Jahr einer der größten seiner Art in Europa. Zentrale Aufgabe der redundanten SIL 3-Steuerungen ist die Abschaltung von kritischen Anlagenteilen (ESD = Emergency Shut Down). Des Weiteren werden sie in F&G (Fire & Gas)-Applikationen sowie in der Brennersteuerung eingesetzt.
Neben der Sicherheit ist seitens Shell höchste Verfügbarkeit des Ethylen-Crackers gefordert. Ein ungewollter Anlagenstillstand würde zu einem Produktionsausfall und damit zu hohen Ausfallkosten führen. „Um die Anlage permanent am Laufen zu halten, brauchen wir hochverfügbare, fehlertolerante Systeme, die dies sicherstellen. Tritt allerdings ein Problem in der Anlage auf, zum Beispiel durch Überhitzung oder Überdruck, muss das System sofort reagieren, um eine Explosion oder ein Feuer zu verhindern“, erklärt Willem Weeda. Der Systemingenieur ist in Moerdijk zuständig für die Sicherheitstechnik der Ethylenanlage. Im Rahmen eines Revamps des Ethylen-Crackers wurde die alte Sicherheitstechnik gegen 17 sicherheitsgerichtete H51q-Systeme ausgetauscht. Die Re-Instrumentierung erfolgte im Herbst 2006 im Rahmen eines regelmäßigen Anlagenstillstands, der alle vier bis sechs Jahre zu Wartungszwecken durchgeführt wird. Weeda betont: „Die Hima-Sicherheitssysteme erfüllen unsere Erwartungen hinsichtlich Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit voll und ganz.“ Die Hima-Systeme verarbeiten sicherheitstechnisch rund 2500 Signale. Vier der H51q-Steuerungen kommen bei der Überwachung von drei Hochdruckkesseln sowie einem Mitteldruckkessel zum Einsatz. Sieben weitere Systeme überwachen die 18 Spaltöfen der Ethylen-Anlage. Die restlichen sechs Steuerungen teilen sich die Butadien-Rückgewinnung, einen Hydrotreater, eine Lagereinheit sowie zwei weitere Units auf.
Kopplung über Modbus TCP
Die Kopplung der Sicherheitssysteme zum Yokogawa-Leitsystem wird mit Modbus TCP realisiert. Modbus TCP nutzt Ethernet mit dem Vorteil, dass die heutzutage standardmäßigen Netzwerk-Komponenten, wie Switches und Ethernet-Netzwerkkarten, genutzt werden können. Diese erlauben einen rund 20-fach (10 MBit/s) schnelleren Datendurchsatz als bisher. Bei diesem Projekt wurden ebenfalls die neuen Zentralbaugruppen (CPUs) für das H51q-System eingesetzt. Die CPUs ermöglichen Self-Education in redundanten Systemen. Bei einem Austausch der CPU, der auch während des Anlagenbetriebes möglich ist, werden Daten und Programm automatisch von der neuen CPU übernommen. Ein manueller Abgleich der CPUs entfällt somit. Das Gesamtsystem erfüllt auch während eines Austauschs die Anforderungen bis SIL 3. Ein weiterer Vorteil der CPUs ist die Re-Load-Funktionalität. Sie ermöglicht die Durchführung von Programmänderungen ohne einen Systemstopp. Die Lieferung von Hima umfasste sämtliche sicherheitsgerichteten Steuerungen, das Projektmanagement für die Systeme, das Engineering der Hard- und Software sowie den On-site-Service. Ein ebenso wichtiger Aspekt für Shell war die reibungslose Zusammenarbeit zwischen Hima und Yokogawa Netherlands, dem Hauptlieferanten der Instrumentierung. Denn der zeitliche Rahmen für die umfangreiche Re-Instrumentierung war eng bemessen. Der offizielle Auftrag durch Yokogawa an Hima für die Lieferung der Sicherheitstechnik erfolgte im Herbst 2005. Bereits im Sommer 2006 fand der Factory Acceptance Test (FAT) im Hima-Stammwerk in Brühl (Baden-Württemberg) statt.
Einsatz bis SIL 3
Die sicherheitsgerichteten Steuerungen der H41q/H51q-Familie ermöglichen ohne Einschränkung selbst einen einkanaligen Einsatz bis SIL 3. Darüber hinaus sind diese 2oo4D/QMR-Systeme nach der internationalen Norm IEC 61508 vom TÜV für Anwendungen bis SIL 3 zertifiziert worden. Durch ihren modularen Aufbau, ihre Skalierbarkeit hinsichtlich Umfang und Redundanz und das breite E/A-Baugruppenspektrum lassen sich die Systeme flexibel an die applikationsspezifischen Bedingungen des Prozesses anpassen. Die Kommunikation zwischen den Sicherheitssteuerungen erfolgt über safeethernet, die Kommunikation mit Leitsystemen über OPC, Profibus oder Modbus.
cav 400

Shell Nederland Chemie B.V.
HIMA Paul Hildebrandt GmbH & Co.KG
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