Solvay in Rheinberg, Deutschland
Umrüstung und Modernisierung der Soda- und Glyzerin Produktionsanlagen
Ungestörter Austausch mit kompakter INTERFACE-Ex-Technik
INTERFACE-Bausteine sorgen für einen sicheren und störungsfreien Signaltransfer zwischen der Feld- und Leitebene. Die präzise und fehlerfreie Übertragung der Messwerte ist eine wichtige Vorrausetzung für eine optimale Prozessregelung.
Um Sicherheit und Funktion in Anlagen mit explosiver Atmosphäre zu gewährleisten, werden Signalstromkreise in der Zündschutzart Eigensicherheit ausgeführt.
Welche weiteren Anforderungen an moderne INTERFACE-Technik gestellt werden, zeigt die Anlagenmodernisierung bei Solvay in Rheinberg.
Umrüstung und Modernisierung der Soda- und Glyzerin Produktionsanlagen
Die deutsche Solvay-Gruppe ist Teil des internationalen Chemie und Pharma-
unternehmens Solvay S.A. mit Sitz in Brüssel, das 2001 in 50 Ländern mit rund 31.600 Mitarbeitern einen Jahresumsatz von 8,7 Mrd. Euro erzielt hat. Solvay produziert in den Werken in Rheinberg chemische Grundstoffe wie Soda und Glyzerin sowie Kunststoffe mit den Hauptprodukten PVC, Spezialpolymeren und Polyolefinen.
Die Unternehmensstrategie setzt auf nachhaltiges Wachstum unter anderem durch umfangreiche Investitionen in die Produktionsanlagen. Einen wesentlichen Beitrag zur Produktivitätssteigerung und Qualitätsoptimierung prozesstechnischer Anlagen leistet eine moderne, effektivitätsgesteigerte und kommunikationsfähige Prozess-Leittechnik.
anlage (Ex) in kontinuierlichen Ausbaustufen von 2002 bis 2006 komplett erneuert. Die vorhandene Feldinstrumentierung bleibt bestehen. Anlagenerweiterungen erfolgen in gleicher Technik mit HART-fähigen, analogen (0/4…20 mA) Feldgeräten.
Allein in der Soda-Anlage sind 1500 AI, 600 AO, 1000 DI und 500 DO Signale vom Leitsystem zu verarbeiten. In beiden Anlagen werden die Feldsignale mittels 60-adriger Stammkabel in den jeweiligen Rangier- und Geräteraum geführt und im Verteilerfeld auf Rangierwaben aufgelegt. Von dort werden die Signale zu den im selben Raum stehenden Leitsystem- Schränken rangiert. Bei der Modernisierung bleibt die Anlagenstruktur soweit erhalten.
Das alte Leitsystem beider Anlagen ist in 19-Zoll-Bauweise ausgeführt, wobei die
Ein-/Ausgabe Karten galvanisch untereinander getrennt sind und wahlweise über eigensichere Ein- und Ausgänge verfügen.
Dieses Leitsystem wird jetzt durch ein leistungsfähiges Prozess-Leitsystem in Hutschienentechnik ersetzt, das mittels Bussystemen mit der Visualisierungsund Archivierungsebene sowie weiteren Leitebenen kommuniziert. Die Signale eines Anlagenbereichs werden nun einem Leitsystem- Schrank zugeordnet.
Die Umbauten erfolgen im laufenden Betrieb ohne Anlagenstillstand, wobei Signal für Signal während der Migration auf die neuen Schränke umgelegt wird.
Galvanische Trennung analoger Signale
Die sichere und störungsfreie Übertragung der, in analoge elektrische Signale umgewandelten, Zustandsgrößen wie Temperatur, Druck, Durchfluss oder pH-Wert ist eine wichtige Voraussetzung für eine optimale Prozessregelung.
Besonders in weitverzweigten Anlagen ist die galvanischen Trennung, also das Entkoppeln der elektrischen Stromkreise, ein wesentlicher Beitrag zur Beseitigung von Störgrößen wie Erdschleifen und Einkopplungen von Induktivitäten oder Kapazitäten. Daher schrieben die Verantwortlichen der Abteilung Automatisierung eine kanalweise galvanische Drei-Wege Trennung der Analogsignale in das Pflichtheft der neuen Leittechnik.
Nicht nur die Baubreite ist ein wichtiges Kriterium
Um alle analogen Ein- und Ausgänge mit einer galvanischen Trennung versehen zu können, war die Baubreite daher ein wesentliches Kriterium für die Auswahl der INTERFACE-Technik.
Um die Typenvielfalt zu reduzieren und Lagerkosten zu minimieren, soll die gewählte INTERFACE-Technik sowohl für die Ex-freie Soda-Produktionsanlage als auch für die Glyzerin-Anlage mit explosionsfähigen Atmosphären der Zone 1 im Produktionsprozess verwendet werden.
Des weiteren soll diese INTERFACE-Ebene in Motherboard-Technik ausgeführt werden, um sie mittels vorkonfektionierter Systemkabel mit den I/O-Stationen verbinden zu können.
Stehende Verdrahtung
Die hier verwendeten Motherboards PI-Ex-MB 16 und PI-MB 16 haben eine Länge von 224 mm, womit sich exakt drei dieser 16kanaligen Motherboards auf jeder Tragschiene auf der Schwenkrahmenrückseite installieren lassen. Vergleichbare INTERFACE-Lösungen nehmen deutlich mehr Platz von rund 30 % in Anspruch und hätten diese Lösung nicht ermöglicht.
Die Konstruktion der PI-Motherboards bietet dem Anwender noch weitere Vorteile: die Trägerplatine ist geschützt in einem schienenmontablen Aufbaugehäuse integriert und ermöglicht damit eine einfache Montage. Eine redundante diodenentkoppelte Spannungsversorgung mit Störmeldekontakt gibt zusätzliche Sicherheit. Die stehende Verdrahtung als Grundprinzip der Process Interfaces bietet zusätzliche Vorteile, da die Klemmstellen für die Feldverdrahtung direkt auf dem Motherboard sitzen.
Die noch leeren Motherboards können vom externen Schaltschrankbauer einfach montiert und die Verkabelung anschließend direkt auf die robusten Motherboard-
klemmen aufgelegt werden. Die Module werden gesteckt (sofort oder später), wobei sie sich codieren und durch einen Rastmechanismus vibrationsfest mit dem Motherboard kontaktieren (vergoldetete Kontakte).
Funktionsanpassungen während der Inbetriebnahmephase sind leicht möglich, Reserven können bequem vorgehalten werden. In dieser Applikation bleiben 15 % der Steckplätze für spätere Erweiterungen leer. Die Kosten für die Trenner fallen somit auch erst bei einer Anlagenerweiterung an. Die möglichst weit ausgelegten Ex-Parameter machen die PI-Trenner kompatibel zu allen gängigen Feldgeräten.
Zur Anpassung aller in beiden Anlagen vorhandenen analogen Feldsignale reichen daher drei Modultypen aus: Der Messumformerspeisetrenner PI-Ex-RPSS für Zweileitertransmitter verschiedener Hersteller, für Durchfluss, Gasdichte, Temperatur und PH-Wert. Für induktive Durchfluss-Transmitter, die feldseitig Ex-e gespeist werden, wird der Eingangstrenner PI-Ex- AIS eingesetzt: Alle analogen Stellventile werden mit den Ausgangstrenner PI-Ex-IDS angesteuert.
Dank innovativer Schaltungstechnik zeichnen sich die 12,4 mm schmalen Ex-Trenner auch durch eine genaue Signalverarbeitung (Linearitätsabweichung < 0,1 %) und eine geringe Verlustleistung aus (Speisetrenner: max: 1,3 Watt). Die Eingänge, Ausgänge und Netzteile sind galvanisch voneinander isoliert.
Alle verwendeten Trenner übertragen bidirektional das Hart-Protokoll. Hart wird hier zur Parametrierung und Geräte-Diagnose genutzt. Die PI Ex-Trenner sind entsprechend Atex als zugehörige eigensichere Betriebsmittel für Zone 0 zugelassen.
Fazit
Die Process Interfaces von Phoenix Contact tragen bei Solvay dazu bei, dass mit einer modernen Prozess-Leittechnik die Produktivität der Anlagen effizient gesteigert wird.