Energiespar-Infos clever eingesammelt

Optimiertes Energiedatenmanagement bei Wacker Chemie

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13.06.2013 In der Chemieindustrie ist das Management von Energie- und Medienströmen eine bedeutende zentrale Aufgabe. Dies gilt auch für die Wacker Chemie: Am Standort Burghausen ist die Produktion durch eine Vielzahl von Betrieben und Anlagen gekennzeichnet.

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Entscheider-Facts Für Betreiber

  • Bei der Wacker Chemie in Burghausen werden sämtliche auf dem Gelände verteilten Betriebe bezüglich ihrer Energie- und Medienströme von einem zentralen System verarbeitet. Dafür sollte eine flexible und individuelle Lösung für die Erfassung aller Messwerte entwickelt werden.
  • Kernelemente des optimierten Energiedatenmanagements sind Standardsystemverteiler, die in einem Nachrüstkonzept direkt an die vorhandenen Anlagen montiert wurden.
  • Herzstück dabei ist das I/O-System Serie 750, welches über 400 verschiedene I/O-Module anbietet.

Diese Betriebe arbeiten hinsichtlich ihrer Produktionsprozesse in eigenen Prozessleitsystemen und werden zentral mit Energien und Medien versorgt. „In unserem Fall stellen wir für über 50 Produktionsbetriebe 30 verschiedene Medien zur Verfügung“, erläutert der Projektleiter, Bryan Köstenbauer. Bis vor Kurzem sind die Versorgungsmengen größtenteils monatlich abgelesen worden. Aus diesen Daten kann man nicht alle gewünschten Informationen beziehen.
Die Herausforderung bestand darin, dass sämtliche auf dem Gelände verteilten Betriebe bezüglich ihrer Energie- und Medienströme von einem zentralen System verarbeitet werden. Hierbei galt es, eine flexible und individuelle Lösung für die Erfassung aller Messwerte zu entwickeln. Diese sollte in der Lage sein, unterschiedlichste Anlagenkonfigurationen einzubeziehen und darüber hinaus eine Online-Übertragung ermöglichen. Denn nur durch eine transparente Darstellung der Energie- und Medienverbräuche ist eine kontinuierliche Energie- und somit Ressourceneinsparung möglich.
Die Anforderungen bestanden darin, ein System einzusetzen, welches die werksweit verteilten Messgeräte, ohne Einfluss von betrieblichen Prozessleit- und Informationssystemen, zeitnah mit automatischen Überwachungsfunktionen erfassen kann. „Ein Vorteil war, dass wir über ein zentrales Netzwerk verfügen, an dem beinahe jedes Gebäude angeschlossen ist und wir eine möglichst komfortable Lösung suchten, dies zu nutzen. Somit entschieden wir uns für das Wago-I/O-System der Serien 750 und 758. Damit konnten wir alle unsere Anforderungen abdecken“, ergänzt Bryan Köstenbauer: „Die Idee zu diesem System ist aus unserem EMR-Fachbereich als mögliche Lösung herangetragen worden, wobei bereits auf erste Erfahrungen in einem Laborbereich zurückgegriffen werden konnte.“

Flexible Skalierung einzelner Module
Die Errichtung der entsprechenden Hardware lag in den Händen der Burghausener GfE – Gesellschaft für angewandte Elektronik. Kernelemente des optimierten Energiedatenmanagements sind Standardsystemverteiler, die in einem Nachrüstkonzept direkt an die vorhandenen Anlagen montiert wurden, um die erforderlichen Daten aufzunehmen. Herzstück dabei ist das I/O-System Serie 750, welches für diese Aufgabenstellung über 400 verschiedene „Input-Output“-Module (I/O) anbietet. Der modulare Systemaufbau gestattet es, einzelne Module für die unterschiedlichen Funktionen zu adaptieren und bietet dabei eine auf die Anwendung flexibel skalierbare Lösung. Ein I/O-Industrie-PC des Automatisierungslieferanten fungiert in diesem Konzept als Daten-Konzentrator, indem er via Ethernet die verteilten Daten aus dem I/O-System erfasst, diese softwaregesteuert aufbereitet und weiter an eine zentrale Datenbank leitet.
In der Datenbank werden zusätzlich zu den aktuellen Werten die kumulierten Monatsmengen dargestellt und archiviert. Zum einen lässt sich der aktuelle Energieverbrauch mit der Datenbank zu jedem beliebigen Zeitpunkt abgleichen, dies ermöglicht den Aufruf von Vergleichswerten zum Vormonat oder eines anderen Zeitraums innerhalb weniger Sekunden. Des Weiteren kann auf dieser Basis der gesamte Energie- und Medienverbrauch im Werk eindeutig den einzelnen Produktionsstätten zugeordnet werden. Der Zugriff auf die Datenbank erfolgt über einen Standard-Webbrowser, wodurch die zusätzliche Installation von PC-Software auf verschiedenen Arbeitsplätzen nicht notwendig ist.  

Energiedaten werden vom Prozessleitsystem
abgekoppelt

Bisher wurden Werte von Verbrauchsmessungen über das betriebsseitige PLS (Prozessleitsystem) auf den betriebsseitigen PI-Server (A) übertragen und von dort auf den PI-Server (B) gespiegelt. Auf dem neuen Weg werden die Messungen direkt in eine Box des Automatisierungsherstellers geführt und von dort über den Server auf den PI-Server (B) der zentralen Versorgung übertragen. Der Vorteil ist hierbei, dass die Signale nicht erst durch ein betriebsseitiges PLS und einen eigenen PI-Server geschleift werden. Somit haben Veränderungen im jeweiligen Betrieb keine Auswirkungen auf die Datenqualität. Darüber hinaus kann der jeweilige Betrieb über analoge Ausgangskarten die Messung eigenständig auf sein PLS legen.
Es sind über 240 Messstellen an das I/O-System angebunden. Diese werden über 100 Wago-Boxen an zwei redundante Server übertragen. Die redundante Auslegung der Server vermeidet Datenverluste, die durch Störungen und update-bedingter Neustarts entstehen könnten und gewährleistet eine unterbrechungsfreie Datenübertragung. Die hierfür erforderliche Zuordnung der jeweiligen Serverfunktion erfolgt über einen zentralen Ethernet-Controller. Auch für den „Worst Case“, einen gleichzeitigen Ausfall beider Server, ist das System gerüstet. In diesem Fall wird ein Signal aktiviert, und die Mitarbeiter sind angewiesen, die Datenübertragung wieder herzustellen. Da in dem Controller ebenfalls die Monatswerte als Summe erfasst werden, können auch beim kompletten Ausfall der nachgelagerten Systeme die Werte nachvollzogen werden.

Daten werden auf unterschiedliche Weise
visualisiert

Zur Datenvisualisierung wurde von GfE ein entsprechendes Informationsfenster programmiert. Hier sind die wichtigsten Daten wie die aktuelle Abnahme, der kumulierte Monats- und Vormonatsverbrauch einer Messung auf einen Blick zu erkennen. Zusätzlich sind zwei Überwachungsindikatoren vorhanden, welche mit einem Farbumschlag die Verletzung folgender Kriterien anzeigen: Signalleitungsbruch, Messbereichsüberschreitung und Messbereichsunterschreitung. Das PI-System ermöglicht auf Basis der übertragenen Daten eine Visualisierung des Abnahmeverhaltens in unterschiedlichen Auflösungen.
Das Konzept lässt sich für andere Anwendungen ausweiten. In einem zweiten Ausbauschritt ist geplant, anhand der Analyse von Onlinewerten erstmals auch Anlagenstörungen frühzeitig zu identifizieren. Das System dient auch der Optimierung von Prozessen, so zum Beispiel bei der Identifizierung von Abnahmespitzen. Für den Betrieb eröffnet dies die Möglichkeit einer stetigen Reduzierung des Energieverbrauchs, wie es in modernen Energiemanagement-Systemen gefordert wird.

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Heftausgabe: Juni 2013

Über den Autor

Wolfgang Laufmann ist Market Manager Industrie & Prozess Chemie bei Wago Kontakttechnik, Bryan Köstenbauer ist Projektleiter Energiemanagement bei Wacker Chemie, Burghausen
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