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Logikrelaissystem für Ventilstellantriebe

Rotork setzt auf PLC logic
Logikrelaissystem für Ventilstellantriebe

Als Spezialist für Ventilstellantriebe verwendet Rotork Fluid Systems in einer neuen Anlage für eine Ölpipeline erstmals PLC logic als Steuerung. Aufgrund seiner Flexibilität und kompakten Abmessungen ersetzt das Logikrelaissystem hier die konventionelle Schaltungstechnik. Die Erfahrungen sind so gut, dass das schmale Steuerungsmodul künftig als Standardlösung angeboten werden soll.

Bei der Rotork plc handelt es sich um ein börsennotiertes Unternehmen mit Hauptsitz in Bath im westlichen England. In den 1940er-Jahren als kleine Ingenieurwerkstatt gegründet, ist die Aktiengesellschaft mittlerweile zu einem der international führenden Konstrukteuren und Herstellern von Stellantrieben, Kontrollsystemen und Zubehör geworden. Entsprechende Geräte und Lösungen werden unter anderem in den Bereichen Öl und Gas, Wasser/Abwasser, Marine, Bergbau und Stromerzeugung eingesetzt. 2016 haben die rund 3700 Mitarbeiter weltweit einen Umsatz von etwa
590 Mio. britischen Pfund erwirtschaftet. Rotork ist in fünf verschiedene Geschäftsbereiche untergliedert, wobei sich die Rotork Fluid Systems auf die Fertigung und den Support hydraulischer Steuerungssysteme spezialisiert hat. Neben diversen Produktionsstätten für die Serienfertigung in Schweden, Italien und den Vereinigten Staaten fungiert das niedersächsische Melle nahe Osnabrück als wichtiger Standort
zur Herstellung von nicht seriengebundenen Ventilantrieben. Die circa 60 Mitarbeiter entwickeln, bauen und vertreiben hier Stellarmaturen für Öl- und Gaspipelines sowie für Wasserwerke, Kläranlagen, Schiffe oder Tanker.

Stellantriebe unterstützen bei der Kontrolle sämtlicher in einem petrochemischen Unternehmen ablaufenden Prozesse. Somit erweisen sie sich als unverzichtbar für einen reibungslosen und sicheren Betrieb. Pipeline- und Stellantriebe von Rotork sind daher in unzähligen Speicherungs- und Exportanlagen auf der ganzen Welt installiert, die Öl und flüssige Gase bewegen, lagern und verladen. Die jeweiligen Abläufe stellen hohe Anforderungen an die Stellantriebe. So müssen komplexe Durchläufe von Mehrfachprodukten zwischen Tanks und Verladeanlagen koordiniert werden. In diesen Bereichen dienen die Stellantriebe beispielsweise der exakten Steuerung und Überwachung sowie der kontinuierlichen Sichtbarkeit aller Operationen. Sie sorgen zudem für eine hohe Sicherheit und leisten Soforthilfe beim Abschalten.

Sechs Stellantriebe für Pipeline

Für eine Ölpipeline im arabischen Raum hat Rotork Fluid Systems sechs Stellantriebe gebaut, die erstmals mit dem Logikrelaissystem PLC logic von Phoenix Contact ausgerüstet worden sind. In der Lösung wird das Ventil mit einer Vierteldrehung der Klappe per Hydraulikantrieb geöffnet und geschlossen. Die Armatur erhält den Befehl dazu entweder über die Taster vor Ort oder zentral von der Leitwarte über potenzialfreie Kontakte. PLC logic führt den Befehl zum Öffnen und Schließen aus, überprüft den Druck sowie die Laufzeit der Pumpe und übernimmt die Endlagenkontrolle. „Das komplette System basiert im Grunde auf der Steuerung durch das Logikrelaissystem PLC logic“, erklärt Friedrich Wöstehoff, der als Application Engineer bei Rotork Fluid Systems in Melle tätig ist.

Reduzierung des Platzbedarfs

Die Ventilantriebe von Rotork zeichnen sich durch hohe Sicherheit und Zuverlässigkeit aus. Dies wird zum Beispiel durch einen Druckspeicher erreicht, der bei einem Stromausfall noch genügend Energie in Form von Öldruck liefert, um das Ventil sicher schließen zu können. Die Antriebsprodukte des Unternehmens sind ferner für besondere klimatische Bedingungen wie Niedrigtemperaturen bis -60 °C ausgelegt. Zahlreiche Komponenten von Phoenix Contact wie die Hybrid-Motorstarter Contactron, PSR-Sicherheitsrelais oder Trennverstärker MACX Analog Ex-Namur stellen einen zuverlässigen Betrieb sicher. „Da wir bereits viele Schaltgeräte von Phoenix Contact nutzen, haben wir uns vom Außendienst des Unternehmens beraten lassen, als wir nach einer kompakten und erweiterbaren Lösung für die Ventilansteuerung suchten“, erzählt Wöstehoff. „Wichtig war uns neben einem geringen Platzbedarf das Verhältnis von Preis und Funktionalität“. Die gesamte elektrische Ausrüstung der Stellantriebe für die Ölpipeline wird in einem kompakten, gasdicht schließenden Schaltschrank aus Stahlguss zur druckfesten Kapselung in Schutzart Ex d untergebracht und mit massiven Muttern verschraubt.

Ebenen kombiniert

Um Logikmodule in einer Applikation verwenden zu können, sind üblicherweise separate Interface-Bausteine wie Relais oder Optokoppler erforderlich, die vor oder hinter den Ein- und Ausgängen installiert werden. Das Logikrelaissystem PLC logic kombiniert jetzt Logik- und Interface-Ebene mit steckbaren Relais zu einer Einheit. Der Verdrahtungsaufwand und zusätzliche Relais entfallen. Neben dem Logikmodul PLC logic besteht die Lösung aus dem Relaissystem PLC-Interface und der intuitiv bedienbaren Programmier-Software Logic+. Die Einheiten, die durch das werkzeuglose Aufstecken der Logikmodule auf die Relais entstanden sind, bieten weiterhin sämtliche Vorteile der schmalen Koppelrelais. Dazu gehören die einfache Brückung von Spulen- und Kontaktseite, der komfortable Anschluss in Schraub- oder Push-in-Technik sowie der schnelle Wechsel der Relais bei Verschleiß. Aufgrund der integrierten Logiksteuerung können nun alle kontaktierten Relais frei programmiert werden.

Verknüpfung von 48 E/A-Signalen

Je nach eingesetztem Relaismodul lässt sich jedes angebundene Relais als Ein- oder Ausgang konfigurieren. Die Logikeinheit ist also flexibel hinsichtlich der Anzahl der genutzten E/A-Signale und somit an die jeweilige Applikation anpassbar. Mit dem Stand-alone-Logikmodul steht ein Gerät zur Verfügung, das bis zu 16 E/A-Signale auf nur 50 mm Baubreite verarbeitet. Zu diesem Zweck wird das Logikmodul einfach auf acht aneinandergereihte Relaismodule gesteckt. Darüber hinaus sind auf jedem Logikmodul acht weitere digitale Eingänge vorhanden. Zwei dieser Eingänge lassen sich so konfigurieren, dass auch analoge Spannungssignale (0…10 V) verarbeitet werden können. Benötigt der Anwender mehr E/A-Signale, erlaubt die Kombination aus einem Basis- und zwei Erweiterungsmodulen maximal 48 E/A-Signale zu verknüpfen.

Programmierung ohne Schulung

Die einfach handhabbare Software Logic+ ermöglicht eine schnelle Programmierung, die jeder Elektrofachmann ohne entsprechende Schulung selbst durchführen kann. Dazu muss er lediglich über allgemeine Schaltungs- und Digitaltechnik-Kenntnisse verfügen. Kontakt- (LD) und Funktionsplan (FBD) werden beispielsweise durch Auswahl der jeweiligen Funktionen und deren Verbindung per Drag & Drop erstellt. „Jeder Mitarbeiter, der schon einmal mit herkömmlichen Relaisschaltungen gearbeitet hat und mit einem Stromlaufplan vertraut ist, kann das System einfach erlernen“, erklärt Wöstehoff.

Intuitiv zu bedienen

Die Darstellung von PLC logic als Hardware-Ansicht unterstützt die intuitive Bedienung. Außerdem kann der Anwender das gesamte Programm offline am PC simulieren und testen. Anschließend wird es auf das Logikmodul überspielt und online im laufenden Betrieb geprüft. Dazu überschreibt der Anwender die einzelnen E/A-Signale einfach in der Hardware-Ansicht von Logic+. Grundfunktionen wie AND, OR oder NOT werden durch Sonderfunktionen wie Zähler, Wochenschaltuhr oder mathematische Funktionen ergänzt.

Ferner umfasst das Funktionsspektrum Merker für digitale und numerische Werte sowie Zeitvariablen. Diese lassen sich in der Software so konfigurieren, dass bei einem Spannungsverlust am Gerät sämtliche Werte erhalten bleiben. Das Programm kann aber auch aus PLC logic zurückgelesen werden, wobei sich Informationen wie individuelle Bezeichnungen und Kommentare der Datenelemente nicht ändern. Das Zurücklesen lässt sich generell verhindern, indem die Programmquellen nicht mit überspielt werden.

Übertragung via Stick

Wöstehoff kam der kompakte Aufbau von PLC logic entgegen. „Vorher haben wir die Funktionen mit herkömmlicher Relaistechnik abgebildet, was mehr Platz für die Feldanschaltungen beansprucht hat. Wir waren zudem nicht so flexibel wie jetzt“, berichtet der Application Engineer. Mit PLC logic kann nun die notwendige Anzahl an Ein- und Ausgängen genau den einzelnen PLC-Interface-Modulen zugewiesen werden. Bei Bedarf ist das System um zusätzliche Module erweiterbar. „Die Möglichkeiten von PLC logic gehen über das Nachbilden von Relaisfunktionen hinaus. „Wir können mit dem Logikrelaissystem eine Laufzeitüberwachung und sogar Zeitglieder abbilden – mit einer herkömmlichen Steuerung erfordert das mehr Platz und ist viel aufwendiger beim Engineering“, erklärt Wöstehoff.

Das Überführen der Logik in digitale Daten beschleunigt darüber hinaus die Inbetriebnahme. Das Programm zur Ventilsteuerung in der ersten Anlage wurde nach erfolgreichem Test einfach auf einen Konfigurations-Stick kopiert und dann auf die restlichen fünf Armaturen übertragen, die identisch ausgerüstet sind. „Mit konventioneller Relaistechnik hätten wir fünf Mal die Logik als Hardware verdrahten müssen“, erläutert Wöstehoff. Nachträgliche Anpassungen in der Konstruktion – nicht selten in letzter Minute – lassen sich ebenfalls einfach umsetzen. Möglich wird dies durch das Ändern und Hinzufügen von Ein- und Ausgängen sowie die schnelle Modifikation des Projekts in der Software. „Die Fehlersuche ist jetzt übersichtlicher und wir können mehr Meldungen an den Kunden herausgeben, sind flexibler und auch Sonderwünsche lassen sich erfüllen. Das alles ist außerdem komfortabel handhabbar“, schließt Wöstehoff ab.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cavPC117phoenixcontact


Autor : Thorsten Knöner

Mitarbeiter im
Vertriebsmarketing,

Phoenix Contact


Gut zu wissen :   Logikrelaissystem

Das Logikrelaissystem PLC logic lässt sich durch optional adaptierbare Ethernet-Gateways in unterschiedliche Netzwerke einbinden. So kann der Anwender eine bidirektionale Kommunikation mit der übergeordneten Steuerung aufbauen, um Fernwirkaufgaben durchzuführen sowie die Applikation zu visualisieren und zu diagnostizieren. Dazu koppelt er die Logikmodule einfach über ein Verbindungskabel an das Gateway an, sodass sie via Modbus TCP, Profinet oder Ethernet/IP Daten austauschen können. Zur Integration der verschiedenen Gateways in die Programmiertools der überlagerten Steuerungen stehen Konfigurationsdateien im ESD- oder GSDML-Format zur Verfügung. Auf diese Weise lassen sich die übertragbaren Prozessdaten problemlos aus PLC logic in die jeweilige Programmierumgebung einbinden und entsprechend zuordnen.



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