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Verfahrenstechnik 6/2020

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Verfahrenstechnik 6/2020

MESSEN, REGELN,

MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN I TITEL Fit für die Zone Ex-geschützte Sensoren unterstützen Automatisierung in der Prozessindustrie Das Fortschreiten des Automatisierungsgrads erhöht die Anforderungen an die Zuverlässigkeit von Sensoren. Um Sensortechnik auch in explosionsgefährdeten Bereichen der Prozessindustrie einsetzen zu können, bietet ein Hersteller seinen Kunden jetzt vermehrt projektierte Lösungen für die Zonen 1, 2, 21 und 22 an. Die Applikationen hierfür sind vielfältig: beginnend bei der Überwachung von Prozessen bis hin zu Einsätzen in Bereichen, in denen es vorrangig um Personen- und Umweltschutz geht. Die Produktivität von Anlagen in der Prozessindustrie ist abhängig von der Automatisierung. Diese wiederum steht und fällt mit der Zuverlässigkeit der Sensoren, die dafür verantwortlich sind, Prozesse zu überwachen, Fehler zu detektieren und weiterzusenden oder Prozessabläufe zu steuern. Um Sensoren in explosionsgeschützten Bereichen einsetzen zu können, müssen diese für die entsprechenden Ex- Schutz-Zonen angepasst werden. Sensoren sind Helfer, die analoge Informationen und Signale in digitale umwandeln. Sie erfassen, analysieren und verarbeiten die Prozessinformationen und leiten diese dann über eine geeignete Schnittstelle zu einer zentralen Steuer- oder Auswerteeinheit weiter. In explosionsgeschützten Bereichen vereinfachen Sensoren die ohnehin empfindlichen Prozessabläufe und erhöhen die Sicherheit, deshalb sollte deren Autor: Alexander Aust, Produkt Marketing Manager, Pepperl+Fuchs GmbH, Mannheim mechanische Integration vereinfacht und standardisiert werden. Das Fortschreiten der Automatisierung von Prozessanlagen zieht veränderte Kundenanforderungen nach sich. Die immer häufigere Vernetzung und Automatisierung der Anlagen resultiert in einer erhöhten Komplexität im Explosionsschutz. Die Umsetzungsschwierigkeiten liegen dabei oft an den aufwändigen Genehmigungen und Zertifizierungen für den Explosionsschutz. Wenn die Sensoren an potenziell gefährlichen Stellen angebracht werden müssen, erhöhen sich die Herausforderungen noch einmal. Auf dieser Grundlage werden dann ideale Lösungen erarbeitet, um den Kundenprozess zu optimieren. Abstürze verhindern Dies beweist vor allem ein Projekt mit einem Hersteller für Absturzsicherungen zur Abfüllung von Flüssigkeiten in Kesselwagen. Absturzsicherungen sind beim Abfüllprozess notwendig, da die Abfüllung chemischer Flüssigkeiten kein vollautoma- tischer Vorgang ist, sondern immer mit Personeneinsatz von einer Bühne aus erfolgt. Individuelle Fehlentscheidungen können somit weitreichende Folgen für Mensch und Umwelt haben. Diesen Kunden unterstützte Pepperl+Fuchs dabei, den bereits bestehenden Prozess jetzt auch im Ex-Bereich zu realisieren. Im vorliegenden Fall überwacht der 2-D- Lidar-Scanner R2000 die Ausrichtung der Absturzsicherung, indem er unter dem Bühnengeländer montiert wird und darunter sein Scanfeld aufspannt. Sobald die Hebebühne vor dem Abfüllprozess vom Personal zu weit in Richtung des darunterstehenden Kesselwagens heruntergelassen wird, löst der Scanner ein doppeltes Warnsignal aus (Blinklicht und akustisches Signal). Zudem wird die Bewegung automatisch unterbrochen, damit das Personal reagieren kann und die Hebebühne per Knopfdruck in die richtige Position bringt. So ließen sich Beschädigungen an Hebebühne und Geländer und gar Abstürze eliminieren. Die Umsetzung für den Einsatz im Ex- Bereich erfolgte durch die Einhausung des Scanners in ein druckfestes Aluminium- Gehäuse mit integriertem Sichtfenster. Um Streuung und Verfälschung der Signale durch Lichtbrechung zu umgehen, wurde der Scanner um 15° geneigt im Gehäuse montiert. So garantierte man die volle Funktionsfähigkeit des Scanners. Zugelassen wurde die Lösung für die Ex-Zonen 1, 2, 21, und 22. Damit konnte der Kunde bestehende Strukturen an der Anlage beibehalten und die Abfüllung von chemischen Substanzen auch in explosionsgefährdeten Bereichen sicher überwachen. 26 VERFAHRENSTECHNIK 06/2020 www.verfahrenstechnik.de

TITEL I MESSEN, REGELN, AUTOMATISIEREN Personen erfassen Auch in rauen Umgebungen wie Öl-Plattformen kommt Sensorik immer häufiger zum Einsatz. So bspw. auf einer Öl-Plattform in Malaysia. Um die Sicherheit für seine Mitarbeiter zu erhöhen, suchte das Unternehmen nach einer Lösung, um Zutrittsbeschränkungen für kritische Bereiche zu kontrollieren und Aufenthaltsorte seiner Mitarbeiter zu dokumentieren. Eine Lösung hat Pepperl+Fuchs durch eine Kooperation mit einer für solche Anwendungen spezialisierten Tracking-Softwarefirma entwickelt. Die Visualisierung der Software erfolgte mit einem HMI-Gerät, das zudem mit dem Zentralrechner verbunden ist. Die Erfassung der Personen wird über ein RFID-System realisiert, das in einem Ex-d-Gehäuse eingehaust und damit speziell für den Einsatz in explosionsfähigen Umgebungen zugelassen ist. Die Mitarbeiter müssen sich nun für jeden Bereich, den sie auf der Ölplattform betreten, zunächst wie in üblichen Produktionshallen via Transponder registrieren. Dabei werden im Transponder alle prozessrelevanten Informationen dezentral am Objekt hinterlegt, wodurch Track & Trace- Anwendungen realisiert werden, die eindeutige Zuordnung und Nachverfolgbarkeit von bspw. Rohstoffen, Produkten oder in dem Fall auch Personen erlauben. Die Software im Hintergrund erkennt, ob der Mitarbeiter autorisiert ist, den gewünschten Bereich zu betreten und gibt bei Bedarf Schranken und Türen frei oder auch nicht. Gleichzeitig dokumentiert die Software, wo sich der Mitarbeiter aktuell befindet. Dies ist vor allem in Not-Situationen von entscheidender Bedeutung. Wenn ein 03 Alarm ausgelöst wird, sind Informationen über die exakte Position der Mitarbeiter zu Evakuierungszwecken essenziell. Füllungsgrad ermitteln Für den Einsatz in Ex-Umgebungen eignen sich auch andere Sensoren, beispiels- Übersicht industrieller Sensoren in Ex-Gehäusen Industrielle Sensoren Stationäre 2-D- Code-Lesegeräte Positioniersysteme LiDAR-Sensoren Optoelektronische Distanzsensoren RFID-Schreib-/ Leseköpfe Neigungssensoren Weitere industrielle Sensoren Gehäuse für explosionsgefährdete Bereiche 01 bis Zone 1/21 02 01 Der Einsatz der Gehäusereihe in der Zündschutzart Ex e kann an Hebebühnen erfolgen und hier als Absturzsicherung dienen 02 Sensoren, die in Ex-Bereichen eingesetzt werden können, erleichtern die Automatisierung in der Prozessindustrie weise mit PRT (Pulse Ranging Technology) zur Objekterkennung – dieselbe Technologie nutzt übrigens auch der R2000. Die Sensoren werden ebenfalls im Ex-d-Gehäuse verbaut, um viele unterschiedliche Prozesse zu überwachen. Dabei sendet eine leistungsstarke Lichtquelle des Sensors kurze Impulse aus, die am Zielobjekt reflektiert und von einem lichtempfindlichen Empfangselement hochpräzise erfasst werden. Aus den erfassten Werten wird dann die Entfernung zum Zielobjekt errechnet. Diese Technologie nutzt beispielsweise ein Unternehmen aus Norwegen, das Schläuche und flexible Rohre für die Ölförderung herstellt, um den Füllungsgrad seines Lagers zu ermitteln – natürlich im Ex-Bereich. Der eingesetzte VDM28-Sensor ermöglicht im Ex-Gehäuse einen Messbereich von bis zu 50 m auf den Reflektor. Bei einer Unterschreitung des Füllstands werden automatische Prozesse zum Befüllen des Lagers bzw. zur Materialbestellung ausgelöst. Fotos: Pepperl+Fuchs, Wellnhofer Designs/ stock.adobe.com www.pepperl-fuchs.com www.verfahrenstechnik.de VERFAHRENSTECHNIK 06/2020 27