Solvay i Rheinberg, Tyskland
Ombyggnad och modernisering av soda- och glycerinproduktionsanläggning
Störningsfri kommunikation med kompakt INTERFACE-Ex-teknik
INTERFACE-komponenter ger säker och störningsfri signalöverföring mellan fält och styrsystem. Exakt och felfri överföring av mätvärden är en viktig förutsättning för optimal processreglering.
För att garantera säkerhet och funktion i anläggningar med explosiv atmosfär är signalströmkretsarna konstruerade för skyddsklassen egensäkerhet.
Vilka ytterligare krav som ställs på modern INTERFACE-teknik visar anläggningsmoderniseringen hos Solvay i Tyskland.
Ombyggnad och modernisering av soda- och glycerinproduktionsanläggning
Den tyska Solvay-koncernen är en del av det internationella kemi- och läke-
medelsföretaget Solvay S.A. med huvudkontor i Bryssel. 2001 hade företaget 31 600 anställda i 50 länder och en årsomsättning på 8,7 mrd. Euro . I fabriken i Rheinberg framställer Solvay naturliga ämnen som soda och glycerin, men även konstgjorda plastmaterial med huvudprodukterna PVC, specialpolymerer och polyolefiner.
I företagsstrategin satsar man på långsiktig tillväxt bland annat genom omfattande investeringar i produktionsanläggningarna. Ett väsentlig faktor för produktivitetsökning och kvalitetsoptimering av processtekniska anläggningar är en modern, effektivitetsinriktad och kommunikationsanpassad processtyrteknik.
genom kontinuerliga utbyggnadssteg från 2002 till 2006. De gamla fältinstrumenten bibehålls. Anläggningarna utökas i samma teknik med HART-anpassade, analoga fältenheter (0/4…20 mA).
Enbart i sodaanläggningen måste 1500 AI-, 600 AO-, 1000 DI- und 500 DO-signaler bearbetas av styrsystemet. I båda anläggningarna skickas fältsignalerna med 60-tråds stamkabel till respektive korskopplings- och apparatrum och läggs på korskopplingsplattor i fördelningsfältet. Därifrån kopplas signalerna till kontrollskåpen för styrsystemet i samma rum. Vid moderniseringen bibehålls anläggningens struktur så här långt.
Det gamla styrsystemet i båda anläggningarna är konstruerat i 19-tumsutförande,
där in-/utgångskorten är galvaniskt isolerade och har valfritt egensäkra in- och utgångar.
Detta styrsystem ersätts nu av ett kraftfullt processtyrningssystem i DIN-skeneteknik som med hjälp av bussystem kommunicerar med både visualiserings- och arkiveringsnivåerna samt andra styrningsnivåer. Signalerna i ett anläggningsområde tillordnas nu ett styrsystemsskåp.
Ombyggnaden sker utan driftstopp och en signal i taget läggs om till ett nytt kopplingsskåp under migrationen.
Galvanisk isolation av analoga signaler
Säker och störningsfri överföring av tillståndsdata som temperatur, tryck, flöde eller pH-värde, omvandlade till analoga elektriska signaler är en viktig förutsättning för optimal processreglering.
Särskilt i anläggningar med stor spridning är galvanisk isolation, dvs. frånkoppling av elektriska strömkretsar, viktigt för att undvika störningar som jordslingor och inkoppling av induktanser eller kapaciteter. Därför inkluderade de ansvariga för automationsavdelningen en kanalvis galvanisk trevägsisolation av analoga signaler i kravlistan för den nya styrtekniken.
Det är inte bara komponentmåtten som är viktiga
För att kunna förse alla analoga in- och utgångar med en galvanisk isolation har komponenternas bredd varit ett väsentligt kriterium för valet av INTERFACE-tekniken.
För att även kunna minska lagerkostnaderna och antalet typer av komponenter måste den valda INTERFACE-tekniken användas både för den Ex-fria sodaproduktionsanläggningen och för glyceringanläggningen som har explosionsfarliga atmosfärer i zon 1 i produktionsprocessen.
Dessutom ska denna INTERFACE-nivå konstrueras med huvudpanelsteknik för att kunna ansluta den till I/O-stationerna med en förkonfektionerad systemkabel.
Stående kablage
De huvudpaneler som används här är PI-Ex-MB 16 och PI-MB 16. De är 224 mm långa, vilket gör att exakt tre av dessa 16-kanaliga paneler kan installeras på varje bärskena på baksidan av svängramen. Jämförbara INTERFACE-lösningar tar betydligt mer plats (ca 30% mer), och denna lösning hade då inte fungerat.
Konstruktionen av PI-huvudpanelerna ger användaren ytterligare fördelar: Kretskortet sitter skyddat i en universalmodul, vilket gör monteringen enkel. En redundant, diodfrånkopplad spänningsförsörjning med störningsindikering ger extra säkerhet. Det stående kablaget som grundprincip för Process Interfaces ger ytterligare fördelar, eftersom anslutningspunkterna för fältkablaget sitter direkt på huvudpanelen.
De huvudpaneler som fortfarande är tomma kan enkelt monteras av den externa kopplingsskåpsleverantören och kablaget sedan läggas direkt på de robusta huvudpanels-
plintarna. Modulerna jackas (direkt eller senare) i kodspår och kontakteras vibrationssäkert i huvudpanelen med hjälp av en fastsnäppningsmekanism (förgyllda kontakter).
Funktionsanpassningar under idrifttagningsfasen är enkla att genomföra. Reserver kan planeras in. I denna applikation sparas 15 % av anslutningsställena för framtida utvidgningar. Kostnaden för frånskiljarna hamnar på så sätt också först på utvidgningen. De breda Ex-parametrarna gör PI-frånskiljarna kompatibla med alla vanliga fältenheter.
För anpassning av alla analoga fältsignaler i båda anläggningarna räcker det med tre olika modultyper: Mätomvandlarrepeterare PI-Ex-RPSS för tvåtrådstransmittrar från olika tillverkare för flöde, gastäthet, temperatur och pH-värde. Som induktiv transmitter för genomflöde med Ex-e matning från fältet används ingångsfrånskiljaren PI-Ex- AIS. Alla analoga inställningsventiler styrs med utgångsfrånskiljaren PI-Ex-IDS.
Tack vare innovativ kopplingsteknik har de endast 12,4 mm breda Ex-frånskiljarna även en exakt signalbearbetning (avvikelse < 0,1 %) och låg förlusteffekt (matningsfrånskiljare: max. 1,3 Watt). Ingångar, utgångar och nätaggregat är galvaniskt isolerade från varandra.
Alla frånskiljare överför HART-protokollet i båda riktningar. Hart används för parametrisering och apparatdiagnos. PI- Ex-frånskiljarna är godkända enligt Atex som tillhörande egensäkra komponenter för zon 0.
Sammanfattning
Process Interfaces från Phoenix Contact bidrar hos Solvay till att öka produktiviteten med en modern processtyrningsteknik.