Sasol-Werk Brunsbüttel Anlagenbetrieb mit Remote-I/O-Lösung

Als 1962 mit dem Bau des heutigen Sasol-Werkes in Brunsbüttel begonnen wurde, dachte noch niemand an Leitsysteme und Remote-I/Os. Schon in den ersten Jahren wurden in der Anlage aus petrochemischen Produkten Fettalkohole hergestellt. Als Nebenprodukt der Fettalkoholherstellung entstand u.a. Aluminiumoxid. Das auch unter der Bezeichnung Tonerde bekannte Pulver konnten die Brunsbütteler erfolgreich vermarkten, sodass 1983 schließlich die erste Anlage installiert wurde, die Tonerde unabhängig von der Fettalkoholproduktion aus Aluminium herstellte. Noch immer produziert man dort Fettalkohole und hochreine Tonerden – heute allerdings seit Jahren unter dem Dach der südafrikanischen Sasol Ltd. mit Sitz in Johannesburg und rund 30.000 Beschäftigten. Fettalkohole werden u.a. zur Herstellung von Cremes, Waschmitteln und Lippenstiften benötigt. In Brunsbüttel beschäftigt die deutsche Tochtergesellschaft Sasol Germany rund 520 Mitarbeiter, deutschlandweit rund 1.500. Prozessverbesserung Die kontinuierliche Weiterentwicklung von Produkten und Prozessen ist für das Sasol-Werk Brunsbüttel unerlässlich. Das gilt auch für die EMSR-Abteilung, die sich aus Elektro-, Mess- und Regelplanung, den dazugehörigen Werkstätten, einem Bereich für Prozessdaten-/Informations- und Managementsysteme (PIMS) sowie Advanced Process Control (APC) zusammensetzt. Mit fünf Mitarbeitern betreut die Abteilung Prozessleittechnik alle neun Leitsysteme im Brunsbütteler Werk. Dabei handelt es sich größtenteils um die ABB-Systeme Freelance und Melody. Zur Visualisierung für die Anlagenfahrer in den Messwarten werden die Systeme Operate IT und 800xA eingesetzt. In der Tonerdeproduktion war mit dem Contronic P bis vor Kurzem noch ein altes ABB-Leitsystem in Betrieb, das die Sasol-Spezialisten im Rahmen der kontinuierlichen Prozessentwicklung ablösen und auf Melody/800xA migrieren konnten. Mit der Umstellung auf ein modernes Leitsystem mussten auch weitere Geräte wie Regler, Anzeiger usw. umgebaut werden, die bisher im Tafelfeld der Messwarte ihren Platz hatten. Auch ältere Feldgeräte und die Messtechnik waren zu ersetzen. Die neuen Geräte hat Sasol über excom-Remote-I/Os von Turck angebunden. In diesem Projekt stattete Turck zahlreiche Schränke mit excom aus. 24V-Leitung überflüssig Die modulare Remote-I/O-Lösung excom konnte mit einem bedeutenden Feature punkten. \’Wir können dieses System in der Ex-Zone mit 230V betreiben\‘, erklärt Jörg Brouwer, Leiter des Bereichs Prozessleittechnik bei Sasol. Das klingt banal, ist aber im Alltag ein wesentliches Kriterium. Herkömmliche Remote-I/Os benötigen immer 24V. Wenn diese Spannung über Distanzen von 300 oder 400m ins Feld gebracht wird, erfordert das riesige Kabelquerschnitte, um den mit zunehmender Leitungslänge steigenden Spannungsabfall kompensieren und am Ende die erforderliche Leistung zur Verfügung stellen zu können. Beim Einsatz von 230V direkt vor Ort gibt es solche Probleme nicht, handelsübliche Kabel mit normalen Querschnitten reichen hier völlig aus. FDT/DTM-Vorreiter Schon kurz nach der Markteinführung von excom im Jahr 2003 stand ein komplexer DTM-Gerätetreiber (Device Type Manager) zur Verfügung, der die Konfiguration und den Betrieb des Remote-I/Os wesentlich erleichtert. Die FDT/DTM-Technologie spielt im Bereich der Anlagenplanung eine große Rolle, auch wenn die Umsetzung noch nicht ganz so weit gediehen ist, wie ursprünglich geplant. Das Migrationsprojekt von der Contronic P zum 800xA ist das FDT/DTM-Pilotprojekt in Brunsbüttel, die gesamte Anlage wird auf einem Asset-Management-System aufgebaut. Alle an das System angeschlossenen Remote-I/Os sollen per FDT/DTM über das Asset-Management-System verwaltet werden. Um die Remote-I/Os in den einzelnen Anlagenteilen einzubinden, wird die Ethernet-Infrastruktur der Leitsysteme genutzt, die im gesamten Werk flächendeckend getrennt von der Office IT aufgebaut worden ist. Für die Kopplung des Ethernet mit den Profibus-Strängen der Remote-I/Os kommt das xEPI-Gateway von Trebing und Himstedt zum Einsatz. Jedes Profibussystem wird mit einem xEPI ans Ethernet angekoppelt. Über den entsprechenden DTM lassen sich alle Geräte, die hinter dem Gateway liegen, konfigurieren, kalibrieren oder diagnostizieren. Über 40 Stationen im Einsatz Insgesamt setzt Sasol im Werk Brunsbüttel heute mehr als 40 excom-Stationen ein. Das Remote-I/O-System für den Ex-Bereich bietet busfähige, dezentrale Ein-/Aus­gangsmodule zum Anschluss von binären und analogen eigensicheren Feldgeräten. Die Ex-Schutzart des Systems erlaubt den Einsatz in den Zonen 1 und 2. Die Feldstromkreise sind für den Einsatz bis in die Zonen 0 zugelassen. Da viele Anwender von Remote-I/O-Systemen zwar die Installationsvorteile einer Feldbusstruktur nutzen, aber keine Einbußen bei der Verfügbarkeit hinnehmen wollen, bietet excom einen komplett redundanten Aufbau. Die Energieversorgung ist wahlweise redundant in 24VDC oder 230VAC realisierbar. Alle Module inklusive der Netzteile lassen sich im laufenden Betrieb in der Zone 1 austauschen. Neben der erhöhten Verfügbarkeit, Hot Swapping und Ex-Schutz erlaubt das System eine durchgängige Hart-Parametrierung der Feldgeräte über den Bus. Alle Stationen bzw. deren redundant ausgeführte eigensichere Gateways werden über Turck-LWL Koppler OC11Ex mit Profibus DP an das übergeordnete Bussystem angekoppelt. Somit verbindet excom bis zu 128 binäre oder 64 analoge Feldgeräte unter einer Busadresse mit dem Prozessleitsystem. Alle Module stellen zum Prozess \’EEx ia\‘-Schnittstellen zur Verfügung, sodass keine weiteren Schutzmaßnahmen ergriffen werden müssen. Ein Novum bietet das binäre E/A-Modul: Paarweise sind die Kanäle als Eingang oder Ausgang konfigurierbar. Damit passt sich excom der Applikation an, die Kosten werden reduziert. Direkter Draht Für die Sasol-Verantwortlichen bot die excom-Lösung den Einstieg in die Zusammenarbeit mit Turck, doch nach drei Jahren gibt es noch einen weiteren Grund: \’Turck ist ein Unternehmen, das einen direkten Kontakt zum technischen Support anbietet\‘, erklärt Jörg Brouwer. \’Egal, ob es dabei um alternative Teillösungen, Optimierungsdinge oder das Beheben von Problemen ging, durch den direkten Draht zu den \’richtigen\‘ Turck-Mitarbeitern mussten wir nie lange auf eine Lösung warten. Das macht eine Zusammenarbeit sehr angenehm.\‘ Kasten: excom im Profil – Eigensichere Gateways zur Ankopplung an Profibus DP – Netzteile: 24VDC, 115/230VAC – Verfügbarkeit durch optionale Redundanz der Gateways und Netzteile – Durchgängige Hart-Parametrierung vom Prozessleitsystem bis zum Feldgerät – 128 binäre oder 64 analoge Kanäle unter einer Profibus-Adresse, mit Zykluszeiten < 20ms - Flexible binäre E/A-Struktur durch programmierbare Wirkrichtungen (EA) - Automatische Anpassung der Ausgänge an Ventilleistungen im Bereich 10 bis 24V - Aktive und passive analoge E/A mit galvanischer Trennung oder Hart-Durchgängigkeit - Temperatureingänge für unterschiedlichste Thermoelemente, darunter PT100 und NI100 - Schnelle Zähler für Reaktionen im ms-Bereich - Austausch und Erweiterung aller Komponenten im laufenden Betrieb