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Verfahrenstechnik 3/2019

Verfahrenstechnik 3/2019

Abgesicherte Prozesse

Abgesicherte Prozesse Smartes System schafft Transparenz in der DC-24-V-Stromverteilung Die Stabilität der Prozesse ist in der Chemieindustrie von besonderer Bedeutung. Nur unter stabilen Voraussetzungen sind eine gleichbleibend hohe Qualität der zu fertigenden Produkte und ein sicherer Betrieb der Anlagen erreichbar. Daher ist es sehr wichtig, die Anlagenparameter sowie die aktuellen Messwerte zu überwachen. Im Besonderen gilt dies für die Absicherung und Verteilung der DC-24-V-Steuerspannung. Erst der fehlerfreie Betrieb von Sensorik und Aktorik gewährleistet in der Prozessindustrie die Erfassung von Messwerten wie Druck und Temperatur ebenso wie die Steuerung des Fertigungsprozesses z. B. durch Öffnen und Schließen von Ventilen. Dementsprechend wichtig ist die richtige Absicherung dieser Komponenten. Das neue Controlplex-System CPC20 soll genau diese Anforderungen erfüllen. Jede Branche hat ihre speziellen Anforderungen an die Absicherung. So kann ein unkontrolliertes Ausschalten eines Prozesses in der Chemieindustrie zu enormen Schä- Autor: Thomas Kramer, Geschäftsfeldmanager Verfahrenstechnik, E-T-A Elektrotechnische Apparate GmbH, Altdorf den an Menschen und Anlagenteilen führen. Wird z. B. ein Kunststoff nicht mehr erhitzt oder durch das Abschalten einer Pumpe nicht mehr transportiert, kann dies zu Verstopfungen im Rohrnetz führen. Dies lässt sich dann nur noch durch das Auswechseln der betroffenen Bereiche beheben. Daher gilt es, unvorhergesehene Abschaltungen in der Prozessindustrie gerade in der DC-24-V-Stromverteilung zu vermeiden. Das macht die Transparenz in diesem Bereich so wichtig. Genau für solche Herausforderungen ist das Controlplex-System CPC20 konzipiert. Es besteht aus dem Buscontroller CPC20, dem Stromverteilungssystem Modul 18plus und den intelligenten Sicherungsautomaten ESX60D. Alle drei Komponenten ergeben zusammen ein intelligentes System. Dies schafft mehr Transparenz und somit einen stabileren Prozess. Modularität und Flexibilität Das Controlplex-System CPC20 bildet die Basis der gesamten Stromverteilung. Aufgrund seiner Modularität lässt es sich flexibel auf die Anforderung der unterschiedlichen Anlagenkonfigurationen anpassen. Es besteht aus einem Einspeisemodul, an das die Planer bis zu 16 Anschlussmodule anreihen können. Das Einspeisemodul ermöglicht den Anschluss eines Leitungsquerschnitts von bis zu 16 mm². Das gesamte System kann bis zu 80 A verteilen und wird dadurch den Anforderungen der chemischen Industrie gerecht. Die Flexibilität des Systems vereinfacht die Elektrokonstruktion und bietet den Konstrukteuren einen großen Freiheitsgrad. Alle Anschlüsse verfügen über Push-in-Technologie und ermöglichen dadurch eine schnelle Installation. Dies reduziert den Verdrahtungsaufwand. Das Standardsystem verfügt über 16 Steckplätze. Diese lassen sich durch ein Transfermodul um weitere 16 Steckplätze erweitern. So kann das System bis zu 64 Kanäle überwachen und steuern. 20 VERFAHRENSTECHNIK 3/2019

SPECIAL I HANNOVER MESSE Das Controlplex-System besteht aus einem Buscontroller, einem Stromverteilungssystem und einem intelligenten Sicherungsautomaten Intelligent absichern Intelligentes Absichern ist mit dem elektronischen Sicherungsautomat ESX60D möglich. Er bietet eine ideale Absicherung der DC-24-V-Stromverteilung. Aufgrund der aktiven Strombegrenzung schützt er die Schaltnetzteile vor Überlastung und somit die Anlage vor ungeplanten Stillständen. In der chemischen Industrie sind meist Schaltnetzteile mit einem Ausgangsstrom von z. B. 20 A im Einsatz. Das bedeutet, sie können kurzfristig bis zu 50 % mehr Strom, also 30 A liefern. Soll ein Leitungsschutzschalter C6A ein derartiges Schaltnetzteil absichern, so benötigt er einen Abschaltstrom vom 7,5- bis 15-Fachen des Nennstroms. Erst dann kann er magnetisch und somit schnell auslösen. Also müssten zwischen 45 und 90 A durch den Leitungsschutzschalter fließen. Das kann ein übliches Schaltnetzteil nicht leisten. Es geht vielmehr in den Eigenschutz und schaltet komplett ab. Das führt zu einem Abschalten der Versorgung nicht nur des betroffenen, sondern aller Verbraucher – auch der fehlerfreien. Die Folge ist die Abschaltung kompletter Anlagenteile. Die aktive Strombegrenzung des elektronischen Sicherungsautomaten verhindert dieses. Beim Auftreten eines Fehlers im Verbraucher begrenzt der Sicherungsautomat im ersten Schritt den fließenden Strom auf das 1,4- bis 1,8-Fache des Nennstroms. Danach löst er aus und schaltet den betroffenen Verbraucher ab. Die anderen, am Netzteil angeschlossenen Verbraucher bleiben weiterhin in Betrieb. Die aktive Strombegrenzung ermöglicht auch das Ein- und Ausschalten kapazitiver bzw. induktiver Lasten. Beim Einschalten z. B. eines Displays werden zu Beginn die Kondensatoren geladen. Dabei ähnelt das Verhalten einem Kurzschluss. Das kann zur Auslösung herkömmlicher Sicherungsautomaten führen und das Einschalten derartiger Verbraucher erschweren. Erhöhte Anlagenverfügbarkeit Ziel jedes Anlagenbetreibers ist die Sicherstellung und Stabilisierung seiner Fertigungsprozesse. Er erreicht dies durch die kontinuierliche Erfassung der Messwerte. Der frei parametrierbare Grenzwert generiert dabei eine Vorwarnung und hilft so, die Abschaltung zu vermeiden. Diese Warnschwelle ist im Bereich von 50 bis 100 % des Nennstroms parametrierbar. Kommt es zu einem Anstieg des Laststroms, so ist dies bereits frühzeitig durch die Messwerterfassung und -übertragung im Steuerungssystem sichtbar. Wird nun auch der Grenzwert verletzt, so erzeugt das System eine Warnmeldung, die auf dieses Ereignis hinweist. Diese Warnung geht als Meldung an die Steuerung, gleichzeitig blinkt das Gerät selbst. Dies ermöglicht eine vorbeugende Wartung des Verbrauchers und verhindert einen TOP-THEMA I HANNOVER MESSE ungewollten Anlagenstillstand. Reduzierte Lagerhaltung Der elektronische Sicherungsautomat ESX60D ist komplett parametrierbar, also muss der Nutzer nur ein Gerät für die unterschiedlichen Nennströme auf Lager halten. Die Parametrierung erfolgt mithilfe des Buscontrollers CPC20. Dieser speichert alle Parametersätze der verwendeten Sicherungsautomaten. Wird ein neuer Sicherungsautomat in das Stromverteilungssystem gesteckt, so erkennt dies der Buscontroller und parame triert den elektronischen Sicherungsautomaten selbstständig. Eine Fehlbestückung mit falschen Nennströmen ist somit ausgeschlossen. Der Nennstrom lässt sich im Bereich von 1 bis 10 A ganzzahlig parametrieren. Andere Parameter wie z. B. das Einschaltverhalten des Sicherungsautomaten, seinen Grenzwert oder auch diverse Verzögerungszeiten kann der Nutzer ebenfalls festgelegen und speichern. Der Buscontroller CPC20 ist das Zentrum des Stromverteilungssystems. Er trägt alle Parameter der Sicherungsautomaten und bündelt deren Statusinformationen sowie Messwerte. Diese Informationen leitet er dann an die übergeordneten Systeme weiter. Dies geschieht über den Feldbus Profi- net oder über die Ethernet-Schnittstelle mit OPC UA oder MQTT. Eine weitere Möglichkeit zum Zugriff auf die Informationen der Stromverteilung bietet der Webserver des Buscontroller CPC20. Dort erscheinen alle wichtigen Daten für den Anwender und ermöglichen dem Wartungspersonal einen schnellen Überblick über den Zustand der DC-24-V-Stromverteilung. Alles aus einer Hand Das intelligente Controlplex- System erhöht die Verfügbarkeit von chemischen Anlagen – hier ist es besonders wichtig, die Anlagenparameter sowie die aktuellen Messwerte zu überwachen. Thomas Kramer Das intelligente Controlplex CPC20 schafft Transparenz in der DC-24-V-Stromverteilung und erhöht dadurch die Verfügbarkeit der chemischen Anlagen. Das Modul 18plus ist durch seinen modularen Aufbau flexibel auf die Anforderungen der Prozessindustrie angepasst. Der zweikanalige ESX60D sorgt mit seiner aktiven Strombegrenzung für sichere Anlagenzustände und verhindert ungewolltes Abschalten ganzer Anlagenteile. Darüber hinaus reduziert er durch seine Parametrierfähigkeit die Lagerhaltung und lässt sich auf das spezielle Verhalten der Verbraucher ideal anpassen. Der Buscontroller CPC20 macht das System kommunikationsfähig. Durch seine Schnittstellen Profinet, OPC UA und MQTT kann er mit allen Ebenen der Steuerungspyramide Daten austauschen. Dies erhöht die Flexibilität des Systems und ermöglicht die Auswertung der Messwerte auch unabhängig vom Steuerungssystem. Halle 11, Stand A69 Fotos: E-T-A, Fotolia (industrieblick, #60845971) www.e-t-a.com VERFAHRENSTECHNIK 3/2019 21

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