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Sehen, was passiert

Mit WLAN und Kameratechnik sicher verladen im Ex-Bereich
Sehen, was passiert

Überall wo explosive Stoffe abgefüllt und verladen werden, bestehen Gefahren für Menschen und Anlagen. Wenn hier Kabelverbindungen schwierig sind, die Gefahr von Störlichtbögen besteht oder die Beweglichkeit von Arbeitern gegeben sein muss, ist der Einsatz von WLAN sinnvoll. Am Beispiel einer Verladestation für Tankkesselwagen in einer großen chemischen Fabrik soll gezeigt werden, wie sich in Atex-Zone 1 mit WLAN und hochauflösenden Kameras, mögliche Gefahren rechtzeitig erkennen lassen.

Autoren Marco Pfiffer Projektmanager, Primation Systemtechnik Marita Minnerup Fachjournalistin

Bei großen Verladestationen stehen in der Regel mehrere Kesselwagen oder Tanklastzüge bereit, die gleichzeitig mit beweglichen Verladearmen befüllt oder entleert werden. Primation Systemtechnik und Tec Trade Solution haben ein drahtloses System entwickelt, das in explosionsgefährdeten Bereichen mögliche Gefahren schnell erkennt. Zustandsinformationen wie Füllstände, Temperaturen o. ä. und detailgenaue Kamerabilder werden in die Messwarte und per WLAN auf das mobile Endgerät, meist ein Tablet, des Verlademeisters übertragen. Dieser kann an einer Verladestelle arbeiten und anhand der aktuellen Bilder gleichzeitig die weiteren Verladestationen überwachen. Störungsalarme erhält er sofort auf sein mobiles Endgerät, dazu werden die Life-Bilder der Störstelle an seinen Standort gesendet. So kann er die Gefahr schnell einschätzen und entsprechend reagieren. Die Kameras dienen ebenso zur Beobachtung von Personen an Alleinarbeitsplätzen im Gefahrenbereich.
Lückenlose Bildübertragung
Natürlich stellten sich vor der Realisierung Fragen nach der Stabilität der WLAN-Übertragung und der Bildqualität. Vor allem aber mussten die Umgebungsbedingungen vor Ort sorgfältig geklärt werden. Der Standort auf der Schiene, die umgebenden Bauten und andere störende Einflüsse wurden mit allen Beteiligten geprüft und die Montage der WLAN-Komponenten so geplant, dass eine unterbrechungsfreie Übertragung gewährleistet werden konnte. Im Bereich der Verladestelle und der Verladearme wurden Access Points installiert. Die Geräte übertragen die Signale der installierten Kameras sowie die Alarme zum Tablet des Verlademeisters. Durch die Verwendung von Rundstrahlantennen und gut durchdachter Positionierung, konnte eine lückenlose Bildübertragung innerhalb des gesamten Verladebereiches realisiert werden.
Eingesetzt wurden WLAN-Geräte aus der P-Ex-Serie von Primation, die für die Atex-Zone 1 zertifiziert sind und Kamera-Systeme von Tec Trade Solution. Die WLAN-Geräte sind direkt in Aluminiumgehäusen integriert und benötigen für die Montage im Ex-Bereich keine weiteren Umgehäuse. Der sehr kompakte Footprint bringt bei der Platzierung und der Montage der Geräte viele Vorteile. Da der Anschlussraum in Ex-e-Technik ausgeführt ist, erspart sich der Betreiber aufwendige Instandhaltungsmaßnahmen, die bei druckfesten Gehäusen durchzuführen sind. Die eigensicheren R-SMA-Anschlüsse garantieren zusammen mit den zertifizierten Antennen hohe Sicherheit bei gleichzeitiger uneingeschränkter Leistungsfähigkeit der schnurlosen Datenübertragung. Auch die inneren Werte des P-Ex-WLAN überzeugten bei der Auswahl, denn bei der Übertragung von hochaufgelösten Bewegtbildern ist eine leistungsstarke und vor allem robuste Datenverbindung zwischen den Geräten erforderlich. Um die Datensicherheit zu gewährleisten wurde die Verbindung zwischen den einzelnen Geräten mit einem Private-Key-Verfahren mit 128 bit verschlüsselt. Durch die im Vorfeld geplante Kanalaufteilung im 2,4-GHz-Band können die Arbeiter mit den mobilen Endgeräten zwischen den einzelnen Arbeitsplattformen wechseln, ohne die Datenverbindung zu verlieren. Dieses unterbrechungsfreie Roaming ist gerade für die Übertragung von Alarmmeldungen unter Umständen lebenswichtig.
Weitere Kameras nachrüstbar
Bei dieser Installation konnte eine Datenübertragungsrate von 200 Mb/s mit zwei Spatial Streams erreicht werden. Durch diese große Bandbreite ist die Investition auch für die Zukunft gesichert, denn bei Bedarf lassen sich mit der vorhandenen Technik weitere Kameras anschließen. Die Integration eines WLAN Controllers ermöglichte hier nicht nur die Kontrolle der über die WLAN Access Points verarbeiteten Daten, er bringt gerade in industriellen und explosionsgefährdeten Bereichen einen weiteren Vorteil mit sich: Im Falle eines defekten Access Points kann mithilfe des Controllers ein Ersatzgerät im Ex-Bereich installiert werden, das vorher nicht konfiguriert werden muss. Der im Verbund neu installierte Access Point bekommt seine Konfiguration über den WLAN Controller zugewiesen und arbeitet nach kurzer Download- und Reboot-Zeit selbstständig in der Installation mit. Für diesen Tausch ist kein Einsatz von IT-Spezialisten notwendig. Der Gerätetausch kann durch die Mitarbeiter der Instandhaltung durchgeführt werden.
Mit der Messwarte verbunden
Die von Tec Trade Solution gelieferten Morpheus-Kameras sind über den einzelnen Kesselwagen mit Focus auf die Domdeckel oder die Verladestutzen positioniert. Per Netzwerk sind sie mit dem Prozessleitsystem verbunden und liefern hochauflösende Bilder auf die Monitorwand in der Messwarte. Die angeschlossenen Bildsensoren, die automatisch aktiviert werden, erkennen zum Beispiel auffällige Vibrationen oder den Austritt von Flüssigkeiten oder Gas. Alarme und Bilder erreichen über das Prozessleitsystem die Messwarte und per WLAN das mobile Anzeigegerät des Verlademeisters, der dem Geschehen am nächsten ist. Damit dieser qualitativ gute, hochaufgelöste Bilder in Echtzeit sehen kann, ist hier für die WLAN-Übertragung eine entsprechende Bandbreite unabdingbar. Werte zur aktuellen Temperatur, Druck o. ä. müssen bei Alarm schnell abgerufen werden, damit klar wird, was passiert ist. Dann kann schnell reagiert werden. Sei es per Tablet die Verladung zu stoppen oder Pumpen auszuschalten um, die Situation zu entschärfen. Mit diesem System lassen sich von Alleinarbeitsplätzen aus mehrere Verladevorgänge sicher überwachen. Und es kann vor Ort schnell eingegriffen werden, bevor Ereignisse zur Gefahr werden.
prozesstechnik-online.de/cav0115444
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