Intelligenz für die Armatur

Dezentrale Automatisierung bringt Flexibilität in elektrohydraulische Steuerungen

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01.10.2012 Seit Langem in der Industrieautomation etabliert, hält das Thema Dezentralisierung auch zunehmend Einzug in die Prozesstechnik. Zauner Automation, spezialisiert auf automatisierte Ventile und Stellantriebe, kann dank dezentraler Automatisierungstechnik intelligente, leistungsfähige und kompakte elektrohydraulische Steuerungseinheiten anbieten. Hohe Flexibilität in der Planungs- und Inbetriebnahme-Phase hat dabei für Zauner Priorität.

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Entscheider-Facts Für Anwender

  • Das feldbusunabhängige I/O-System 750 ist eine universelle und kompakte Lösung, die selbst für prozess- und verfahrenstechnische Anwendungen geeignet ist, wo ein Höchstmaß an Verfügbarkeit und technischer Sicherheit gewährleistet sein muss.
  • Mithilfe des I/O-Systems 750 hat Zauner Automation eine standardisierte elektrohydraulische Steuerung entwickelt, auf deren Basis das Unternehmen heute schneller und flexibler individuelle Lösungen für seine Kunden realisieren kann.
  • Das System stellt eine autarke, kompakte Einheit dar, bei der der Schaltschrank auf eine übersichtliche Größe reduziert ist und die elektrischen Komponenten mit dem hydraulischen System verschmolzen werden konnten.
  • Es eignet sich direkt für den Einsatz in Bereichen mit Explosionsgefahr und ist für extreme Umgebungstemperaturen ausgelegt.

Pneumatische und hydraulische Ventile kommen in unterschiedlichsten Branchen zum Einsatz, sei es in der Öl- und Gas-, der chemischen oder petrochemischen Industrie, in Raffinerien, Entsalzungsanlagen, Kraft- oder Wasserwerken. Zauner Automation hat sich über die letzten zwanzig Jahre auf die Steuerung und Überwachung von Armaturen – Valve Automation – für diese und ähnliche Anwendungen spezialisiert. Das Unternehmen projektiert, entwickelt und fertigt komplette kundenspezifische Einheiten. Einen wichtigen Produktbereich bei Zauner stellen die elektrohydraulischen Steuerungen dar. Zum Lieferumfang gehört alles von der elektrischen Steuerung über den hydraulischen Antrieb inklusive Motor, Magnetventilen und Blasenspeicher bis hin zur Armatur. Die Komponenten müssen dabei für die jeweilige Anwendung exakt aufeinander abgestimmt und entsprechend justiert sein. Die Systeme sind anspruchsvoll, typische Projektlaufzeiten betragen etwa zwei Jahre.
Wie bei vielen deutschen Unternehmen ist das Geschäft international ausgerichtet. Allerdings ist der Exportanteil bei Zauner Automation mit 95 % Auslandsumsatz extrem hoch. „Unsere Kunden kommen aus aller Welt und sind nicht nur sehr verschieden in der Mentalität, Philosophie und bezüglich der lokalen Regularien, sondern sie stellen auch sehr unterschiedliche technische Anforderungen“, erklärt Kai Kroll, Projektleiter für elektrohydraulische Steuerungen bei Zauner Automation. „Das betrifft zum Beispiel Präferenzen bezüglich des Feldbussystems und reicht bis zur Interpretation der elektrischen Signale.“
Traditionell befindet sich die elektrische Steuerung für ein elektrohydraulisches System in einem separaten Schaltschrank. Vielfach kommt auch heute noch Relaistechnik zum Einsatz, die ausfallanfällig ist und nur begrenzte Funktionalität bietet. Vor diesem Hintergrund hatte Zauner Automation sich zum Ziel gesetzt, eine kompakte und intelligente elektrische Steuerung zu entwickeln, die einen hohen Grad an Flexibilität zulässt, um den zahlreichen und vielfältigen Kundenanforderungen besser und schneller gerecht werden zu können. „Da der Markt nach immer mehr Daten aus dem Feld verlangt, war für uns klar, dass der Trend in Richtung Dezentralisierung geht“, erläutert der verantwortliche Leiter für die Produktentwicklung im Hause.

I/O-System 750 – modular und
universell

Auf der Suche nach einer passenden Automatisierungslösung stieß Zauner Automation auf das feldbusunabhängige I/O-System 750 als eine universelle und kompakte Lösung, die selbst für prozess- und verfahrenstechnische Anwendungen geeignet ist, wo ein Höchstmaß an Verfügbarkeit und technischer Sicherheit gewährleistet sein muss. Das modulare und skalierbare Konzept umfasst 32-Bit-programmierbare Feldbuscontroller, Kompakt-Industrie-PCs, Feldbuskoppler für die gängigsten Feldbusprotokolle und Ethernet-Standards und ermöglicht mit mehr als 400 verschiedenen ein-, zwei-, vier-, acht- und 16-kanaligen Funktionsklemmen sehr viel Flexibilität. Zudem stehen eigensichere Ex-i-Busklemmen für den Einsatz in Zone 0 und 1 zur Verfügung. Dabei bietet der Hersteller viele der Systemkomponenten auch für einen erweiterten Temperaturbereich von -20 bis 60 °C an.
Mithilfe des I/O-Systems 750 hat Zauner Automation eine standardisierte elektrohydraulische Steuerung entwickelt, auf deren Basis das Unternehmen heute deutlich schneller und flexibler individuelle Lösungen für seine Kunden realisieren kann. Dabei stellt das System eine autarke, kompakte Einheit dar, bei der der Schaltschrank auf eine übersichtliche Größe reduziert ist und die elektrischen Komponenten mit dem hydraulischen System verschmolzen werden konnten. Es eignet sich direkt für den Einsatz in Bereichen mit Explosionsgefahr und ist für extreme Umgebungstemperaturen ausgelegt. Zauner Automation kann mit diesem System Anwendungen von der Schnellschlusssteuerung über Regeleinheiten bis zum linearen oder 90°-Stellantrieb mit Drehmomentbereichen bis 600.000?Nm abdecken.
Optimierte Steuerung, Überwachung und Wartung
Erst kürzlich haben die Landauer ein anspruchsvolles Projekt in Mexiko realisiert. Hier geht es um die Förderung von Erdgas. Zwei Erdgasplattformen sind über eine etwa 1.000 km lange Pipeline verbunden. Sowohl am Aus- als auch am Eingangsbereich der beiden Plattformen befinden sich jeweils 24-Zoll-Armaturen, bei denen Zauner-Technik die Überwachung und Steuerung übernimmt. Beide Plattformen sind unbemannt. Das heißt, die Systeme müssen vollautomatisch laufen und hundertprozentig verlässlich sein. Da die Energieversorgung auf der Plattform nicht gewährleistet ist und es je nach Förderstatus zu Engpässen kommen kann, werden die elektrohydraulischen Steuerungen komplett mit Solarstrom versorgt. Bis zu fünf Tage können sie ohne Sonnenlicht auskommen.
Bei den Antrieben handelt es sich um doppelwirkende Stellantriebe mit einem Drehmoment von 55.000 Nm. Für die Steuerung kommt jeweils ein  Ethernet-Feldbuscontroller 750-880 zum Einsatz. „Wir überwachen den Pipelinedruck und geben Schwellwerte für Unter- sowie Überschreitung vor, sodass die Armaturen bei Problemen in Fail-Safe-Mode geschaltet werden können. Diese Sicherheitsstellung wird auch initiiert, für den Fall, dass der Strom ausfällt“, beschreibt Kai Kroll. Dabei übernimmt das I/O-System 750 sowohl das Ansteuern von Motor und Armatur als auch das Erfassen von analogen sowie digitalen Signalen wie Druck, Temperatur, Auf- und Zufahrzyklen, Endlage und Durchflussmenge. Die elektrische Steuerung befindet sich als eigenständiges System in einem druckgekapselten Gehäuse, das für den Ex-Bereich Zone 1 ausgelegt ist.
„Für uns ist es von großem Vorteil, dass der Controller alle Prozessdaten und -zyklen nach Belieben im gängigen Excel-Format abspeichern kann“, so Kai Kroll. „Basierend auf diesen Informationen lässt sich effektiv und sicher vorbeugende Wartung planen und umsetzen. Das ist für die wartungsintensiven Anwendungen unserer Kunden gerade im Ex-Bereich entscheidend.“ Der Controller 750-880 verfügt über einen integrierten Datenlogger und ist mit einem Datenspeicher von 1 MByte ausgestattet, der sich mit einer SD-Karte um 8 GByte erweitern lässt. So kann der Endkunde Trends aufzeichnen, die sich zum Beispiel über eine übergeordnete Leittechnik oder ein Scada-System auswerten lassen. Zu den weiteren Features, die mit dem Controller möglich werden, gehört auch der Partial Stroke Test (PST) – eine Prüfung, mit der sich eine Armatur auf ihre korrekte Funktion testen lässt, ohne dabei den eigentlichen Prozess zu beeinflussen. Diese Funktion kann vor Ort oder aber aus der Ferne initiiert werden.

Codesys-Programmierung mit
Web-Visu

Ein wichtiger Clou des Konzepts besteht darin, dass das I/O-System 750 gemäß IEC 61131-3 (Codesys) programmierbar ist und die integrierte Web-Visualisierung nutzt. Über eine Ethernet-Schnittstelle und Standard-Webbrowser kann der Anwender von einem beliebigen Computer aus auf den Controller zugreifen. Ohne dass weitere spezielle Software benötigt wird, ist er in der Lage, die Web-Visualisierung aufzurufen und von hier aus alle digitalen und analogen Ein- und Ausgänge zu überwachen und zu steuern. Die im Controller integrierte Web-based-Management-Funktionalität erlaubt es dem Anwender zudem, das komplette Parametrieren und Konfigurieren des Controllers von der Inbetriebnahme-Phase an komfortabel über einen Web-Browser vorzunehmen.
„Uns hat diese Lösung klare Wettbewerbsvorteile gebracht“, freut sich der Projektleiter. „Mit dem Controller ist es uns gelungen, die Armatur intelligent zu machen. Gleichzeitig sind wir unabhängig vom Feldbussystem des Endkunden und extrem flexibel in der Planungs- und Inbetriebnahme-Phase geworden. Selbst wenn sich im Laufe des Projektes die Wünsche des Kunden noch ändern sollten, können wir dank des modularen und frei programmierbaren Systems schnell reagieren.“n

 

Heftausgabe: Oktober 2012
Wolfgang Laufmann, Market Management Industrie und Prozess (MMIP) Chemie bei der WAGO Kontakttechnik

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Wolfgang Laufmann, Market Management Industrie und Prozess (MMIP) Chemie bei der WAGO Kontakttechnik
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