AUTOMATISIERUNGSKONZEPTE FÜR DIE PROZESSINDUSTRIE / Seite 12

direct processInformation für die Energie- und Prozesstechnik, Oktober 2012

MIT SOLARANTRIEB ÜBER DIE WELTMEERE / Seite 04

PHOTOVOLTAIK MIT STRAHLKRAFT / Seite 06

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MIT SOLARANTRIEB ÜBER DIE WELTMEERE Seite 04

PHOTOVOLTAIK MIT STRAHLKRAFT Seite 06

STROMWANDLERKLEMMEN ERGÄNZEN PROGRAMM Seite 09

TO-PASS®-WEB-CONNECTOR Seite 09 LANDGEMEINDE INVESTIERT IN NEUE ANLAGEN ZUR WASSERVERSORGUNG Seite 10

AUTOMATISIERUNGSKONZEPTE FÜR DIE PROZESSINDUSTRIE Seite 12

WASSERHEBUNG IM LAUSITZER BERGBAUREVIER Seite 16

TRENNKLEMMEN BIS DC 1.500 V GEPRÜFT Seite 18

AUSGEZEICHNETER STANDARD Seite 19

ZÄHLER IN Ex-i-AUSFÜHRUNG FÜR NAMUR-KONFORME SIGNALE Seite 19

PROZESSE DEZENTRAL STEUERN Seite 20

KUNDENPROZESSE AUS DER FERNE ÜBERWACHEN Seite 22

IMPRESSUM Seite 24

INHALT

PHOTOVOLTAIK MIT STRAHLKRAFT / Seite 06

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Liebe Leserinnen, liebe Leser,

die Tûranor Planetsolar hat ihre 60.000 Kilometer lange Weltreise erfolg-reich beendet. 19 Monate war der solarbetriebene Katamaran auf hoher See. Für die Besatzung war das zweifelsohne eine extrem lange Zeit, für die Automatisierungstechnik an Bord eher weniger. Denn im Vergleich dazu sind prozesstechnische Anlagen in der Regel mehrere Jahrzehnte ununterbrochen im Einsatz. Wir sind jedenfalls stolz darauf, dass sich Komponenten von WAGO in beiden Bereichen bewährt haben – auf der Tûranor Planetsolar ebenso wie in der Prozesswelt.

Denn längst hat die dezentrale Automatisierung Einzug in die Prozesstechnik gehalten. Für die Anwender stehen dabei – insbesondere in Hinblick auf die langen Lebenszyklen – Funktionalität, Sicherheit, Langlebigkeit und univer-selle Einsetzbarkeit der Komponenten im Vordergrund. So muss die Vielzahl unterschiedlicher Signale und Parameter der Mess- und Regelungstechnik sicher und zuverlässig aufgenommen, verarbeitet und an die übergeord-nete Leittechnikarchitektur übermittelt werden. Gleichzeitig erfolgt die Ansteuerung der Aggregate, Antriebe und Ventile durch das Leitsys- tem in Verbindung mit der Steuerung vor Ort. Erforderliche Rezep-turanpassungen bei Fertigungsumstellung sowie die Zwischenspei-cherung und Archivierung der Daten im Prozess unterstreichen den Anspruch auf höchste Flexibilität der Automatisierungslösungen. Wir bei WAGO nehmen Ihre individuellen Herausforderungen an und erarbeiten tragfähige Lösungskonzepte.

So übrigens auch auf dem Gebiet der regenerativen Energien. Mit unserer Gleichstrommessung etwa haben Betreiber von Photovoltaikanlagen jetzt die Möglichkeit, verlässliche Daten über die Einspeiseleistung zu bekommen – und zwar ohne Unterbrechung der String-Leitungen. Da-rüber hinaus ist unsere TOPJOB®S-Serie weiter gewachsen; die neuen Trennklem-men, die bis DC 1.500 V geprüft und zugelassen sind, sorgen zum Beispiel in Generatoranschlusskästen für absolut sichere Verbindungen und setzten neue Maßstäbe durch ihre Funktion. Die Artikel in dieser WAGOdirect process sind nur eine kleine Auswahl aus einem großen Produktspektrum, in dem garantiert auch für Ihre Anforderung die passende Lösung steckt.

Mit innovativen Grüßen

Kay MillerMarket Management Industrie & ProzessWater

INHALT EDITORIAL

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■ Die Leistungsfähigkeit alternativer Energiequellen zeigt sich in einigen spektakulären Projekten. Ein Beispiel ist der solarbetrie-bene Katamaran Tûranor Planetsolar, der rein mit der Kraft der Sonne die Welt umrundet hat. Um die Energie an Bord beson-ders effizient einzusetzen, haben die Entwickler zahlreiche neue Ideen in das Schiff eingebracht. Bei der Antriebssteuerung ver-trauten die Ingenieure auf Steuerungstechnik von WAGO.

Im September 2010 startete die Tûranor Planetsolar von Mona-co aus zu ihrer Weltumrundung. Über Atlantik, Pazifik, Chinesi-sches Meer, Indischen Ozean und das Rote Meer erreichte das Team am 4. Mai 2012 nach rund 60.000 km Monaco.

■ Energieeffizienz als Schlüssel zum ErfolgObwohl praktisch die ganze Schiffsoberfläche mit Solarzellen bedeckt ist, ist Energieeffizienz an Bord besonders wichtig. Unter optimalen Bedingungen erzeugen die Solarzellen eine Leistung von 120 kW. Damit das Schiff auch bei Nacht und schlechtem Wetter fahren kann, speichern hochwertige Lithium-Ionen-Akkus einen Teil der erzeugten Energie. Voll geladen können sie das Schiff zwei bis drei Tage antreiben.

Bei den Antrieben kommt eine besonders effiziente Technik zum Einsatz. Sogenannte oberflächenschneidende Propeller mit ver-gleichsweise großer Fläche und geringer Drehzahl haben einen hohen Wirkungsgrad. Die Propeller, die sich in der Steigung verstellen lassen, sind an den beiden Schwimmern in Höhe der Wasserlinie montiert. Dadurch taucht immer nur die Hälfte des Propellers ins Wasser ein. Mit den 120 kW aus den Solarpanels kann das Schiff eine maximale Geschwindigkeit von 14 Knoten erreichen.

■ Steuerung ohne RuderDa die beiden Propeller auch einen quer zur Fahrtrichtung ge-richteten Schub verursachen, drehen sie sich gegenläufig. Die-se Querkomponenten kann man für die Richtungssteuerung des Schiffes nutzen, indem von einem oder beiden Propellern die Stei-gung und/oder die Drehzahl verändert werden. Eine herkömm-liche Ruderanlage ist dadurch nicht mehr notwendig. Das Schiff wird über die Veränderung von Drehzahl, Drehrichtung und Stei-

MIT SOLARANTRIEB ÜBER DIE WELTMEEREHocheffiziente Antriebe mit Steuerungs-technik von WAGO

gung der beiden Propeller gesteuert. Die Richtungssteuerung ar-beitet mit dem eingestellten Arbeitspunkt der Geschwindigkeit als Basis. Indem die Steuerung eine Differenz zwischen den beiden Propellern erzeugt, stellt sie einen „scheinbaren“ Ruderwinkel ein. Die vier Stellgrößen, die die Fahrt des Schiffes steuern, erfor-dern eine neue Form der Steuerung, da sich beide Teilprozesse nicht trennen lassen. Die Komplexität der daraus resultierenden Steuerung des Schiffes erfordert ein Steuersystem, das durch den Schiffsführer so bedient wird, wie ein herkömmliches System aus Propeller und Ruderblatt.

■ Redundanz vorgeschriebenDie üblichen Klassifikationsvorschriften für Schiffszulassungen decken die Besonderheiten des Systems nicht ab. Daher wurde zusammen mit dem Germanischen Lloyd eine Fehler-Mode- und Effektanalyse durchgeführt. Auf Basis dieser Analyse hat man technische und funktionelle Vorgaben für das Steuersystem er-arbeitet. Ein Resultat ist, dass jeweils zwei Elektromotoren pro Propeller vorhanden sind, sodass die Manövrierfähigkeit auch dann noch erhalten ist, wenn ein Motor einmal ausfallen sollte. Das Gesamtsystem der Steuerung ist vom Germanischen Lloyd für den Schiffseinsatz zugelassen (86249-09 HH).

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In 19 Monaten hat die Tûranor Planetsolar nur mit Sonnenenergie die Erde umrundet

Die ebenfalls geforderte Redundanz des Steuersystems wird durch zwei sogenannte Follow-up-Steuerungen realisiert. Auf der Brücke des Schiffes werden Fahrt und Richtung über einen Azimut-Bedienhebel eingestellt. Das Steuersystem setzt die ein-gestellten Vorgaben für die Geschwindigkeit und für die Richtung (Ruderwinkel) in die dafür erforderlichen Stellgrößen Drehzahl und Steigung um. Um die Redundanz des Hauptsteuersystems zu gewährleisten, sind alle Komponenten der Steuerstruktur doppelt ausgeführt. Das Steuersystem ist mit SPS- und IPC-Komponenten von WAGO Kontakttechnik realisiert. Ein Follow-up-Steuerstrang

besteht aus einem Industrie-PC vom Typ 758-875 für die Ausfüh-rung der Steuerfunktionen. Der IPC berechnet aus den Vorgaben für Geschwindigkeit und Richtung die Parameter für Drehzahl und Steigung der Propeller und gibt sie an die Frequenzumrichter und die Stellantriebe weiter.

Die Anzeige- und Bedienelemente des Hauptsteuerstandes sind durch CANopen-Feldbuskoppler vom Typ 750-337 unabhängig voneinander an die beiden Steuerstränge angeschlossen. Die redundante Istwert-Anzeige der Antriebe und das von der Steue- rung unabhängige Störmeldesystem sowie die Steigungssteue-rung der Antriebe sind jeweils mit einer SPS vom Typ 750-871 realisiert. Die Automatisierungskomponenten von WAGO sind nach dem Germanischen Lloyd zertifiziert und daher im marinen Bereich problemlos einsetzbar.

■ Erfolgreich durch alle WeltmeereWährend der Weltumrundung hat sich das innovative Antriebs-system sowie die Hard- und Software für die redundante Steue-rung bewährt. Aktuelle Neuigkeiten über die Tûranor Planetsolar sowie das Logbuch der Weltumrundung finden sich unter www.planetsolar.org.

Text: Roland Lück, Marine- und Automatisierungstechnik Matthias Markert, Hochschule Wismar

Foto: Planetsolar

Am 4. Mai konnte die Crew in Monaco die erfolgreiche Weltumrundung feiern.

Steuersystem mit SPS- und IPC-Kompo-nenten von WAGO realisiert

Gesamtsystem vom Germanischen Lloyd zugelassen

Veränderung von Drehzahl, Drehrich-tung und Steigung der beiden Propeller steuern das Schiff

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■ Die Energiewende ist beschlossene Sache. Damit sie gelingt und zukünftig auf Kohle, Uran und Co. verstärkt verzichtet werden kann, reicht der bloße Netzsausbau jedoch nicht aus. Erneuerba-re Energiequellen müssen weitaus effizienter genutzt werden, vor allem dann, wenn wie bei Photovoltaik ihr Wirkungsgrad gering ist. Die Grundlage dazu schafft neben der kontinuierlichen Über-wachung der Module und Wechselrichter die Integration der PV-Anlagen in intelligente Stromnetze.

Zwei Drittel des sauberen Stroms werden derzeit aus Windenergie-anlagen und Wasserkraftwerken gewonnen. Photovoltaik macht mit etwas über 15 Prozent den kleinsten Anteil aus, was vor allem an dem geringen Wirkungsgrad von durchschnittlich gerade mal 15 bis 20 Prozent liegt. Die hohen Ertragsverluste in diesem Bereich sind gleich doppelt fatal: Einerseits liefert die Sonne jährlich eine Energiemenge, die den Bedarf in Deutschland um etwa das 80-fa-che übersteigt. Andererseits wird der ohnehin so verlustreich gewon-nene Strom noch nicht einmal ausreichend effizient genutzt. Weil ein übergreifendes Management fehlt, verpufft viel zu viel Energie in den Weiten des Stromnetzes.Der Gesetzgeber hat darauf zuletzt mit der Novellierung des Er-neuerbare-Energien-Gesetzes reagiert. Seit Januar 2012 müssen Photovoltaikanlagen mit einer Leistung von mehr als 30 kW mit ei-ner technischen Einrichtung versehen werden, die dem Netzbetrei-ber die ferngesteuerte Leistungsreduzierung ermöglicht. Bisher lag diese Grenze bei 100 kW. In einem zweiten Schritt werden die Betreiber von PV-Anlagen mit mehr als 100 kW dazu verpflichtet,

PHOTOVOLTAIK MIT STRAHLKRAFTdem Netzbetreiber die Einspeiseleistung mitzuteilen. Das Ziel die-ser Maßnahmen: Einerseits soll die Netzstabilität gestärkt werden, indem vermieden wird, dass Frequenzschwankungen zu Stromaus-fällen führen. Andererseits soll die wachsende Zahl an unterschied-lichen Energiequellen für den Netzbetreiber handhabbar gestaltet werden.

■ Reale Anlagen virtuell vernetztWenn dezentrale Energieerzeuger mit geringer Leistung zu einem sogenannten virtuellen Kraftwerk zusammengeschlossen werden, hat das entscheidende Vorteile. Zentral gemanagt sind kleine Wind- und Wasserkraftanlagen, Blockheizkraftwerke, Biogas- und eben auch Photovoltaikanlagen nämlich durchaus in der Lage, die disponible Leistung aus Großkraftwerken zu ersetzen. Temporäre Schwankungen im Stromnetz ließen sich durch die Bereitstellung der Kraftwerksleistung ausgleichen. Die Bündelung dezentraler Energieerzeuger führt dazu, dass sie nach außen hin wie eine einzi-ge Anlage auftreten. Ihre zusammengefasste Gesamtleistung wird damit auch an der Strombörse handelbar. Die erzeugte Energie kann von Stromhändlern vermarktet werden, was bei Einzelanlagen sonst nicht immer lohnenswert ist.Mit dem alleinigen Zusammenschluss von Energieproduzenten ist es allerdings noch nicht getan. Erst dann, wenn die Netzbetreiber auch regulierenden Einfluss nehmen können, lässt sich eine effiziente und stabile Versorgung auf-bauen. Eine der momentan dringendsten Herausforderungen ist, dass die vielen

Gleichstrommessung ohne Unterbrechung der String-Leitung: der Stromsensor 789-620 mit ei-nem Messbereich von 0 bis 80 A und der 789-621 mit einem Messbereich von 0 bis 140 A.

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PHOTOVOLTAIK MIT STRAHLKRAFT

Tausend, meist privaten PV-Anlagen direkt in das Netz einspeisen. In Spitzenzeiten entsteht so nicht selten ein Energieüberhang, der aufgrund fehlender Speichermöglichkeiten zu Instabilität führt. In einem solchen Fall müssen die virtuellen Kraftwerke für den Netz-betreiber steuerbar sein; laut Energieeinspeisegesetz ist dafür eine stufenweise Leistungsreduzierung vorgesehen: auf 0, 30 und 60 Prozent. Technische Voraussetzung für eine solche Regulierung ist der Rückgriff auf den dezentralen Energieversorger. Die sogenann-ten Smart Grids bilden die kommunikative Grundlage zur Steue-rung von Stromerzeugern, Speichern, elektrischen Verbrauchern und Netzbetriebsmitteln.

■ Effizient erzeugen, effizient nutzenFür die Integration von PV-Anlagen in „Smart Grids“ und für das permanente Monitoring müssen verschiedenste Ein- und Ausgangs-parameter übertragen werden. Um an dieser Stelle die Kommunika-tion mit der Leitstelle möglichst einfach zu gestalten, hat WAGO sei-ne Steuerungen entsprechend weiterentwickelt: Sie bieten auf Basis der Fernwirkprotokolle IEC 60870-5-101/-104 und IEC 61850

eine normierte und einfach anwendbare Schnittstelle für den An-wender. Innerhalb des I/O-Systems stehen mehr als 400 Ein- und Ausgangsmodule für den Einsatz in der Feldebene zur Verfügung. Zu ihnen gehören auch diverse Spezialklemmen, darunter die 3-Pha-sen-Leistungsmessklemme zur energetischen Überwachung von Transformatorstationen oder serielle Busklemmen zur Anbindung von S0-Zählern, M-Bus-Zählern und Stromsensoren.Fernwirkcontroller oder Industrie-PCs übernehmen die Kommunika-tion zwischen Feld- und Leitebene. Die speicherprogrammierbaren Steuerungen übertragen alle relevanten Messwerte wie Strom, Spannung oder (Blind-)Leistung und empfangen die Schaltbefehle von der übergeordneten Leitstelle, die dann von den angereihten Ein- und Ausgangsmodulen ausgeführt werden. Die konkreten Automa-tisierungsaufgaben werden in den Steuerungen gemäß IEC 61131 mit CoDeSys definiert. Hierzu ist für die beiden Fernwirkprotokolle IEC 60870 und IEC 61850 jeweils eine Konfigurationsoberfläche in der CoDeSys-Entwicklungsumgebung integriert. Dadurch entfällt für den Anwender die durchaus aufwendige Programmierleistung, weil die gesamte IEC-Kommunikation parametriert werden kann.

Beispiel eines virtuellen Kraftwerks

Pumpenspeicher

Kühlhaus

Wärmepumpe

Blockheizkraftwerk

Wasserkraftwerk

Stromfluss bei EnergiemangelStromfluss bei Energieüberhang

Regelenergie für freien Markt (Strombörse)

■ Attraktivität behalten, Ausbau steigernDer Anteil erneuerbarer Energie an den mehr als 600 Terrawatt-stunden, die jährlich in Deutschland benötigt werden, muss und wird zukünftig steigen. Mit Automatisierungskomponenten von WAGO sind die technischen Voraussetzungen für eine effiziente-re Energienutzung bereits geschaffen. Dadurch bleibt Photovoltaik trotz sinkender garantierter Einspeisevergütung attraktiv. Und das ist von entscheidender Bedeutung: Nur dann, wenn diese Techno-logie weiterhin ihre Strahlkraft behält, wird ihr Ausbau von Privat-haushalten und Unternehmen auch weiterhin unterstützt.

Text: Manuel Schmidt, WAGOFoto: WAGO

Unterstützen die Fernwirkprotokolle IEC 60870-5-101/-104 und IEC 61850: die Fernwirkcontroller 750-872 und 750-880/025-001 sowie die Fern-wirk-IPCs 758-874 und 758-875.

Integration von PV-Anlagen in Smart Grids

Fernwirkkommunikation via IEC 60870 und IEC 61850

Konkurrenz zu Großkraftwerken: virtuelle Kraftwerke

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■ Umfassender Remote-Zugriff: Abgelegene Außenstellen oder mo-bile Geräte aus der Ferne zu steuern und zu überwachen, ist mit TO-PASS® längst kein Problem mehr. Per GPRS und Internet werden Störmeldungen ebenso zuverlässig an das WAGO-I/O-SYSTEM über-mittelt wie Prozess- und Positionsdaten. Der TO-PASS®-Web-Connector treibt das nun auf die Spitze: Mit ihm ist es möglich, die Fernwirkmodu-le von WAGO noch stärker in die Leitstelle zu integrieren.Kernstück des Web-Connectors ist ein spezieller Funktionsbaustein für die CoDeSys-Entwicklungsumgebung. Dieser nimmt die HTTP-An-fragen der Fernwirkmodule entgegen, speichert das Prozessabbild in einer globalen Variablenliste und gibt eine entsprechende Rückmel-dung. Die empfangenen Daten können dann mit dem WAGO-I/O-SYSTEM beliebig weiterverarbeitet werden. Die wirtschaftliche bidi-rektionale Übertragung mit dem Web-Connector wird bereits unter anderem von Netzbetreibern zur Einhaltung des Erneuerbare-Ener-gien-Gesetzes genutzt: Mit TO-PASS® wird dort, auf Grundlage der IEC 60870-5-104, die geforderte Leistungsreduzierung von privaten Stromerzeugern technisch realisiert.Weitere Informationen finden Sie auf www.wago.com/telecontrol.

TO-PASS®-WEB-CONNECTOR Einfache Integration von Störmeldern in die Leittechnik

■ WAGO erweitert sein TOPJOB®S-Reihenklemmenprogramm um Produkte zum einfachen Messen in Stromwandlerschaltungen sowie zum automatischen Kurzschließen von Wandlern.

Die neuen Trenn- und Messklemmen der Serie 2007 wurden speziell für den Einsatz in Strom- und Spannungswandlerschaltungen konzi-piert. Sie stehen für hohe Funktionalität bei geringsten Abmessungen von nur 99,6 mm Länge und 8,0 mm Breite. Mit ihrem orangefar-benen Trennhebel lassen sie sich intuitiv und komfortabel bedienen: Mit Schließen des Trennhebels wird der Wandler über den einge-legten Schaltungsbrücker automatisch kurzgeschlossen.

Durch die offene und dennoch berührungsgeschützte Bauform lässt sich der Schaltzustand auf einen Blick erkennen. Konturengleiche Durchgangs- und PE-Klemmen runden die Serie 2007 ab. Alle Klem-men sind für 30 A und 500 V gemäß IEC beziehungsweise 300 V gemäß UL ausgelegt. Der maximale Nennquerschnitt beträgt bei Leitern mit Aderendhülse 6 mm² (AWG 10) sowie bei eindrähtigen und feindrähtigen Leitern 10 mm² (AWG 8).

STROMWANDLERKLEMMEN ERGÄNZEN PROGRAMM

TOPJOB®S--Reihenklemmenprogramm um Trenn- und Messklemmen für Stromwandler- sowie Spannungswandlerschaltungen ergänzt.

„Die TOPJOB®S--Stromwandlerklemmen verbinden hohe Funk-tionalität, wie das automatische Kurzschließen des Wandlers, mit der sehr kompakten Bauform“, sagt Burkhard Niemann, Produktmanger ELECTRICAL INTERCONNECTIONS bei der WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG.

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■ In der Schweizer Gemeinde Wahlen waren Teile der lokalen Anlagen zur Wasseraufbereitung und Wasserverteilung veraltet. Endress+Hauser entwickelte ein passendes Modernisierungskon-zept, das neben neuen Messgeräten und dem Leitsystem P-View auch ein auf WAGO-Controllern basierendes Steuerungssystem umfasst.

Um eine Gemeinde oder Stadt mit hygienisch einwandfreiem Trinkwasser zu versorgen, sind zuverlässige Anlagen zur Überwa-chung und Verteilung nötig. In der Gemeinde Wahlen, am Fuße des Stürmenkopfs, im Kanton Basel-Landschaft, waren Teile dieser Wasserversorgungsanlagen samt Steuerung nicht mehr zeitgemäß. Brunnenmeister Rainer Schmidlin wandte sich an Endress+Hauser, eigentlich bezüglich neuer Messgeräte. Da dem Unternehmen die Wasserversorgung Wahlen seit Jahren gut bekannt ist, erstellte das neue Projektteam ein unverbindliches Konzept zur Modernisierung. Es sah dabei neben neuen Feldgeräten auch eine neue Steuerungs-anlage vor.

■ I/O-System löst diskrete Verdrahtung abDas alte Steuerungssystem bestand aus verschiedenen, teils analo-gen Komponenten, die diskret verdrahtet waren. Eine Vielzahl an Relais und Schützen steuerten Pumpen und ältere Anlagen. Im Rah-men der Modernisierung ließ die Gemeinde einige Feldgeräte so-wie die Entkeimungsanlage mit Ultraviolettstrahlung erneuern. Den diskreten Steuerungsaufbau ersetzte Endress+Hauser entsprechend dem Konzept durch drei WAGO-I/O-Knoten kombiniert mit dem Leitsystem P-View. Innerhalb des WAGO-I/O-SYSTEMs entschied man sich für den ETHERNET-Controller und anreihbare I/O-Modu-le. Sie erfassen die feldseitigen Messwerte wie Durchflussmengen, Druck sowie Meldungen von Feuerlöschklappen und der Trübungs-messanlage.Insgesamt steuern drei dezentrale programmierbare ETHERNET-Controller (750-841) die Verfahrensstufen in der Pumpstation, dem Reservoir und im Verwaltungsgebäude. Die Kommunikation mit dem Leitsystem erfolgt über ein ETHERNET-Netzwerk, das in den Außenstationen über Modems und 2-Draht-Kupferleitungen bereit-gestellt wird. Für den Fernzugriff des Brunnenmeisters und die Fern-wartung durch Endress+Hauser wurde im Verwaltungsgebäude ein DSL-Anschluss installiert. Das Leitsystem übernimmt die Protokollie-rung und Alarmierung sowie die Überwachung der Reservoirkam-mern. „Die neue Steuerung ist jetzt so platzsparend, dass sie in den vorhandenen Systemschränken nicht einmal die Hälfte des Platzes einnimmt. Gleichzeitig ist die Bedienung über P-View komfortabel und liefert sehr detaillierte Betriebsdaten, die ich auch von Zuhause abrufen kann“, berichtet Rainer Schmidlin zufrieden.

LANDGEMEINDE INVESTIERT IN NEUE ANLAGEN ZUR WASSERVERSORGUNGNeue Steuerung und neues Leitsystem liefern detaillierte Daten

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LANDGEMEINDE INVESTIERT IN NEUE ANLAGEN ZUR WASSERVERSORGUNGNeue Steuerung und neues Leitsystem liefern detaillierte Daten

■ Mit Leitsystem den Betrieb komfortabel steuernDas Leitsystem P-View von Endress+Hauser arbeitet mit OPC-Ser-vern und unterstützt viele industrielle Kommunikationsprotokolle. Es basiert auf offenen Standards, in Bezug auf die verwendeten Soft- und Hardware-Komponenten und kann sehr flexibel auf die jeweiligen Anforderungen abgestimmt werden. Mit diesen Kriterien eignet es sich bestens für die geforderten Aufgaben. Innerhalb des P-View-Scada-Pakets stehen vorkonfigurierte Übersichtsbilder zur Verfügung. Grenzwertverletzungen trägt das System in die Alarmlis-te ein und informiert den Benutzer via Bildschirmanzeige. Alternativ verschickt das Leitsystem auch Meldungen per SMS oder E-Mail.Um die Steuerung perfekt auf die Bedürfnisse der Wasserversor-gung Wahlen anzupassen, arbeitete Rainer Schmidlin eng mit Pro-jektleiter Roger Jaggi von Endress+Hauser zusammen. Er passte die Programmierung in CoDeSys entsprechend den Vorgaben an und nahm nach erfolgreichen Testläufen die Stationen in Betrieb. Dies geschah während des Betriebs, um den Einwohnern von Wahlen ein Abstellen der Wasserversorgung zu ersparen. „Dass das Leitsys-tem wichtige Meldungen auch per SMS verschickt, ist für uns eine großartige Sache. Ich werde sofort informiert, wenn beispielswei-se eine Brandmeldung vorliegt“, berichtet der Brunnenmeister und demonstriert den Dienst an der Auslösestation des Verwaltungsge-bäudes.

■ FazitMit ausgesuchten Komponenten lässt sich eine veraltete Steuerung zeitgemäß modernisieren. Das Projektteam von Endress+Hauser setzt bei seinem Konzept durchweg auf flexible Komponenten, so-wohl beim Automatisierungs- als auch beim Leitsystem. Das feld-busunabhängige, modulare WAGO-I/O-SYSTEM löst auf elegante Weise die diskrete Verdrahtung ab. Die Steuerung der I/O-Signale übernehmen jetzt programmierbare ETHERNET-Controller in den jeweiligen Stationen, wodurch sie autark und auch bei Ausfall des Übertragungswegs funktionstüchtig bleiben.

Text: Renate Klebe-Klingemann, WAGOFoto: WAGO

WAGO-I/O-SYSTEM ersetzt diskreten Steuerungsaufbau

ETHERNET-Controller und anreihbare I/O-Module

Leitsystem P-View von Endress+Hauser

Die neue UV-Entkeimungsanlage ist in die Überwachung eingebunden, Sensoren liefern die Messdaten.

Wo vorher ein diskreter Aufbau mit Schützen und Relais den Schrank füllte, übernimmt jetzt der programmierbare ETHERNET-Controller von WAGO die Steuerfunktionali-tät. Die Daten werden über angereihte I/O-Module ein-gebunden.

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AUTOMATISIERUNGSKONZEPTE FÜR DIE PROZESSINDUSTRIE

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■ Modulare Konzepte sorgen beispielsweise in der Software-Entwicklung oder der Automobilindustrie für hohe Flexibilität, Wie-derverwendbarkeit und letztendlich für geringere Kosten. Auch in der Prozessindustrie ist der Trend zu beobachten, Anlagen in soge-nannte „Package Units“ aufzuteilen. Als Folge benötigen die ein-zelnen Units auch eine weitgehend autarke Automatisierungstech-nik, die Informationen mit einem zentralen Leitsystem austauscht. Hier sind die Hersteller von Automatisierungstechnik gefordert, die hohen Anforderungen der Prozessindustrie mit ihren Komponenten und Systemen zu erfüllen.

Der Lebenszyklus einer Anlage in der Prozessindustrie ist relativ lang. Eine typische Produktionsanlage in der chemischen Industrie ist häufig so ausgelegt, dass sie über einen Zeitraum von mehre-ren Jahrzehnten praktisch unverändert arbeitet. Trotz regelmäßi-ger Wartungsarbeiten und dem eventuell notwendigen Austausch einzelner Komponenten bleibt die Grundstruktur der Anlage über den Lebenszyklus häufig unverändert bestehen. Die Anlagen wei-sen einen hohen Automatisierungsgrad auf. Eine kleine Bedien-mannschaft reicht oft aus, um große Anlagen sicher zu bedienen. Der typische Aufbau eines Automatisierungssystems ist dabei die klassische Leitsystemarchitektur. Sensoren für chemische und phy-sikalische Prozessparameter sowie für die Zustände der Anlagen-komponenten übertragen ihre Werte an die Leitwarte. Dort verar-beiten zentrale Rechner die Daten und steuern die Aktoren, wie Pumpen, Rührwerke und Heizungen. Die gesamte „Intelligenz“ der Mess-, Steuer- und Regeltechnik befindet sich im zentralen Leitsystem.Der Nachteil dieser Architektur ist der hohe Aufwand für die Ver-drahtung. Bei großen Anlagen können mehrere Tausend Senso-ren und Aktoren notwendig sein, die alle zu einer zentralen Stelle

AUTOMATISIERUNGSKONZEPTE FÜR DIE PROZESSINDUSTRIE

verdrahtet werden müssen. Die Leitsystemarchitektur ist außerdem relativ unflexibel, wenn Änderungen oder Erweiterungen der Anlage anstehen, da stets auch die MSR-Technik des zentralen Systems angepasst werden muss. Ein weiterer Nachteil ist der un-terschiedlich lange Lebenszyklus von automatisierungstechnischen Systemen und prozesstechnischen Anlagen. Das Konzept der zen-tralen Leitsysteme hat aber auch Vorteile. So kann die Sicherheit, die insbesondere in der chemischen Industrie wichtig ist, ideal ge-währleistet werden. Auch die Anlagenverfügbarkeit – ebenfalls eine zentrale Forderung in der Prozessindustrie – ist so sehr hoch.

■ Modularer AnsatzSeit einiger Zeit gibt es in der Prozessindustrie Bestrebungen, An-lagen modular aufzubauen. Unter der Bezeichnung F3 hat sich 2009 ein Konsortium gegründet, das aus Unternehmen der che-mischen Industrie und Forschungsinstituten in verschiedenen Län-dern Europas besteht. Ziel des F3-Projektes, das für „Flexible, Fast and Future Factory“ steht, ist die Entwicklung von Konzepten für modulare Produktionsanlagen in der Prozessindustrie. Die Idee hinter dem Projekt ist der Aufbau chemischer Produktionsanlagen nach dem Baukastenprinzip. Einzelne Module – auch „Package Units“ genannt – sollen nach dem „Plug-and-play-Prinzip“ einfach miteinander kombiniert werden können. So lassen sich einzelne Anlagenteile einfacher austauschen, wenn beispielsweise die Au-tomatisierungstechnik veraltet ist oder die Feldgeräte das Ende ih-rer Lebensdauer erreichen. Auch die Wartung der einzelnen „Pa-ckage Units“ kann so entkoppelt vom Rest der Anlage erfolgen. Der Anlagenbauer wird also in Zukunft eine Anlage nicht mehr komplett bauen, sondern einzelne spezialisierte Zulieferer werden verschiedene „Package Units“, zum Beispiel Mischer oder Fermen-ter, liefern, die dann zu einer Gesamtanlage kombiniert werden.

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■ Automatisierung und KommunikationZu einer „Package Units“ gehört aber nicht nur die mechanische Einheit an sich, sondern zusätzlich die elektrische Installation, die Sensorik sowie die Automatisierungs- und Steuerungstechnik. Eine wichtige Voraussetzung dafür, dass ein solches Konzept funktio-niert, ist die genaue Definition der Schnittstellen. Neben den oh-nehin standardisierten mechanischen und elektrischen Schnittstellen sind hier insbesondere die Schnittstellen der Automatisierungs-technik von großer Bedeutung. Auch in dem neuen Konzept wird weiterhin eine zentrale Leitwarte der Punkt sein, von dem aus das Personal eine Anlage bedient und überwacht. Ein großer Teil der „Intelligenz“ wandert aber in die „Package Units“. Die zentrale Au-tomatisierungstechnik wird durch dieses Konzept entlastet, da die „Package Units“ große Teile der MSR-Aufgaben direkt erledigen. Ein weiterer großer Vorteil dieser dezentralen Automatisierungsar-chitektur ist der geringere Aufwand für die Verdrahtung der Senso-ren und Aktoren. Die Kommunikation zwischen der zentralen Steu-erung verläuft dann über Bussysteme, beispielsweise PROFIBUS DP oder PROFINET.

■ Anforderungen an die AutomatisierungstechnikDa die Automatisierungshardware näher an den Prozess heran-rückt, ergeben sich neue Anforderungen für die einzelnen Kompo-nenten. So müssen die Steuerungen etwa die raueren Umgebungs-bedingungen, die in der Nähe des Prozesses herrschen können, tolerieren. Diese reichen von größeren Temperaturschwankungen über Belastungen durch Feuchtigkeit und Staub bis hin zu Vibra-tionen und Stößen. Eine weitere Anforderung ist die problemlose Verarbeitung der auftretenden Signale und die Möglichkeiten, über die verschiedenen Bussysteme zu kommunizieren.Hersteller von Automatisierungstechnik wie die WAGO Kontakt-technik GmbH & Co. KG bieten für die Prozessindustrie ein umfang-reiches Produktportfolio an. Mit dem WAGO-I/O-SYSTEM und den zugehörigen Steuerungen können Hersteller von „Package Units“ praktisch alle Sensoren und Aktoren problemlos anbinden. Das Spektrum reicht von analogen und digitalen Ein- und Ausgängen bis hin zur Anbindung praktisch aller gängigen Feldbussysteme. Stan-dardmäßig ist der Einsatz des WAGO-I/O-SYSTEMs in explosions-gefährdeten Bereichen der Zone 2 möglich. Spezielle eigensichere digitale und analoge Busmodule ermöglichen auch den Anschluss der Peripherie in den Zonen 0 und 1. Die Automatisierungsfunktio-nen lassen sich mit den ETHERNET-Controllern oder IPCs des Sys-tems einfach und komfortabel realisieren.

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Modulkonzept in der Prozessindustrie

Automatisierung von „Package Units“

Hohe Anforderungen an Komponenten und Systeme

■ FazitIn der Prozessindustrie liegt die Zukunft im Bereich der modularen Anlagen. Sogenannte „Package Units“ bestehen nicht nur aus mechanischen und elektrischen Komponenten sondern enthalten gleichzeitig die Automatisierungstechnik. Für die Architektur der Automatisierungssysteme bringt dies eine wesentliche Veränderung mit sich. Ein großer Teil der Intelligenz wandert vom zentralen Leit-system in die „Package Units“. Für Hersteller von „Package Units“, Anlagenbauer und -betreiber sowie für die Lieferanten der Automa-tisierungstechnik ergeben sich dadurch neue Chancen.

Text: Dr. Jörg Lantzsch ist freier Fachjournalist in WiesbadenFoto: WAGO

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WASSERHEBUNG IM LAUSITZER BERGBAUREVIER■ Damit Förderanlagen im Tagebau sicher arbeiten können, müssen permanent beträchtliche Wassermengen gehoben und abgeleitet werden. Für die effiziente Entwässerung ihrer Lagerstätten im Lausit-zer Bergbaurevier realisierte die Vattenfall Europe Mining AG zu-sammen mit dem Automatisierer BEA TDL aus Spremberg eine neue Anlagentechnik. Standardantriebslösungen mit modularen Steuerun-gen von WAGO und neue Kommunikationstechnologien vereinfa-chen jetzt das Betreiben der Entwässerungsanlagen.

Um in einer Tiefe von 35 bis 120 Metern überhaupt Kohle fördern zu können, betreibt Vattenfall mehr als 2.500 Filterbrunnen zur Ent-wässerung des Abbaugebietes. Sie sind im Fördergebiet in Linien-struktur als Feld- und Randriegel angelegt. Durch den kontinuierli-chen Kohleabbau schreitet der aktive Tagebaubereich in Abbaurichtung voran, sodass die Anlagentechnik immer wieder de-montiert und erneut aufgebaut werden muss. Der Rück- und Wieder-aufbau erforderte neben baulichen Maßnahmen auch erhebliche Programmierarbeit an den Automatisierungseinrichtungen. Um den Entwässerungsbetrieb zukünftig noch effizienter betreiben zu kön-nen, beschloss Vattenfall, die bestehende Anlagentechnik zu erneu-ern. An ihre Stelle sollte moderne Elektro- und Feldgerätetechnik so-wie Steuerungs- und Prozessleittechnik treten.

■ Neues Anlagenkonzept vereinfacht EntwässerungsbetriebDas technische Büro bei Vattenfall forderte vom neuen Anlagenkon-zept den direkten Zugriff vom Leitstand bis zum Sensor auf der Basis von ETHERNET-Technologien. Als Vattenfall das Projekt 2007 aus-schrieb, konnte sich der Automatisierer BEA im Wettbewerb mit an-deren Anbietern durchsetzen und erhielt den Auftrag für eine Pilotan-lage im Tagebau Reichwalde. Als Automatisierungskomponenten wählten die Verantwortlichen das WAGO-I/O-SYSTEM mit dem programmierbaren ETHERNET-Controller 750-841 für die Pumpen-steuerung und dem I/O-IPC 758-870 im Riegelsteuerschrank. Vor-teil dieses System ist sein modularer Aufbau und die große Auswahl an Ein- und Ausgangsklemmen, darunter eine Analogeingangsklem-me von 4 bis 20 mA mit HART-Protokoll sowie verschiedene Schnitt-stellenmodule.

„Das I/O-System mit ETHERNET-Controller und IPC erfüllt viele der geforderten Kriterien bereits von Haus aus. Durch seine Program-mierbarkeit konnte auch eine Bluetooth®-Kommunikation zur Parame-trierung der Betriebsdaten sowie die Kommunikation mit intelligenten Feldgräten in CoDeSys realisiert werden“, resümiert Armin Noack, Projektleiter bei BEA. Der Anspruch an die modulare Gestaltung wur-de in vielen Anlagenteilen, von der Mittelspannungs- und Nieder-

Feld- und Randriegel mit mehreren Filterbrunnen in einer Linie halten das Grundwasser sicher vom Tagebaugebiet zurück.

Im Riegelsteuerschrank fungiert der I/O-IPC für das Datenmanagement mit den einzelnen Pum-pensteuerungen, für den Informationsaustausch mit den Sensoren und Aktoren und dem Client-Terminal

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WASSERHEBUNG IM LAUSITZER BERGBAUREVIER

spannungsschaltanlage bis hin zur Hard- und Software im Automati-sierungsteil erfüllt. So kann beispielsweise ausgehend von einer Kernkonfiguration die Auf- und Abrüstbarkeit der Schaltanlagen und Steuerungen entsprechend den zu erwartenden Einsatzfällen erfol-gen. „Mit modularen Komponenten wie dem WAGO-I/O-SYSTEM lassen sich zukunftsfähige Anlagen bauen, da sie Weiterentwicklun-gen zulassen und im Störungsfall schnell austauschbar sind“, sagt Henry Hanschke, Geschäftsfeldleiter Wassertechnik bei BEA.

■ Parametrieren statt programmierenDie Riegel- und Pumpensteuerungen sind als ein konfigurierendes Software-System ausgelegt, wodurch sich das Engineering sehr ver-einfacht. Bei Erstinbetriebnahme oder Anlagenänderung infolge Er-weiterung oder Rückbau können im System Pumpensteuerungen er-gänzt, ersetzt oder entfernt werden, ohne dass programmiert werden muss. Alle Controller, einschließlich IPC, werden über ein einziges Engineering-Tool konfiguriert und haben einen integrierten Web-Server, auf dem geräte- und anwenderspezifische HTML-Seiten ab-gespeichert werden können. Damit lässt sich jeder Controller am Client-Terminal mit Hilfe übersichtlicher Bedienoberflächen komforta-bel über das Netzwerk parametrieren und erfordert keine weiteren Spezialkenntnisse. Sollte die Kommunikation zu den Steuerschrän-

ken oder zum Leitstand gestört sein, so laufen die Steuerungen au- tark weiter und der Prozess bleibt vor Ort weiter steuerbar.

■ Anlagenkonzept bewährt sich im FeldNachdem sich die Pilotanlage in der Praxis bewährte hatte, übertru-gen die Verantwortlichen das neue Anlagenkonzept auf weitere Ta-gebaue des Reviers. So realisierte BEA in den letzten Jahren weitere Anlagen mit insgesamt mehr als 600 Pumpen- und 30 Riegelsteuer-schränken. Diese erfüllen unter Bergbaubedingungen den Anspruch an eine hohe Anlagenverfügbarkeit. „Im Ergebnis leistet die gemein-same Entwicklung einen Beitrag für die Sicherstellung der hydrologi-schen Erfordernisse im Tagebau“, resümiert Prozessingenieur Jürgen Karas von der Vattenfall Europe Mining AG und ergänzt: „Die er-reichte Automatisierungslösung ist zum Standard bei Vattenfall ge-worden.“

Text: Klaus Dreiskemper, WAGOFoto: WAGO

Bluetooth®-Kommunikation zur Para-metrierung der Betriebsdaten

Direkter Zugriff vom Leitstand bis zum Sensor

Modularer Aufbau mit ETHERNET-Controllern und IPCs

Armin Noack von BEA TDL demonstriert: Am Outdoor-PDA liest der Betreiber die Durchflussmenge ab, während er das Ventil per Hand auf- oder zusteuert.

Den Filterbrunnen steuert ein ETHERNET-Control-ler von WAGO. Ein CoDeSys-Programm im Con-troller integriert die HART-Kommunikation in das Modbus/TCP-Protokoll.

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TRENNKLEMMEN BIS DC 1.500 V GEPRÜFTBesonders für Anwendungen im Bereich der regenerativen Ener-gien geeignet: Trennklemmen bis DC 1.500 V für die TOPJOB®S-Reihenklemmenserie 2006

■ In Photovoltaik- und Windkraftanlagen können höhere Einsatzspan-nungen gefordert werden als in klassischen Industrieanlagen. Aus die-sem Grund hat WAGO Reihenklemmen entwickelt, die bis DC 1.500 V gemäß IEC und DC 1.000 V gemäß UL zugelassen sind. Die neuen Trenn-, Basis- und Durchgangsklemmen der TOPJOB®S-Serie 2006 lassen sich dank des integrierten, orangefarbenen Trennhebels eben-so einfach wie sicher bedienen.

Durch die Eignung der Klemmen für Gleichspannungen bis 1.500 V und Ströme bis 30 A können sie in Applikationen mit höheren Span-nungen und Leistungen eingesetzt werden, beispielsweise in Genera-toranschlusskästen von Photovoltaikanlagen. Der maximale Nennquer-schnitt beträgt bei Leitern mit Aderendhülse 6 mm² (AWG 10) sowie bei eindrähtigen und feindrähtigen Leitern 10 mm² (AWG 8). Die neuen Klemmenvarianten können mit dem bestehenden TOPJOB® S- Produktprogramm kombiniert werden und sind in den Farben Grau und Blau erhältlich.

Für höhere Einsatzspannungen: Trenn-, Basis- und Durchgangsklemmen bis DC 1.500 V gemäß IEC geprüft.

„Die technische Weiterentwicklung regenerativer Energieformen erfordert eine Verbindungstechnik für Spannungen größer 1.000 V gemäß IEC und größer 600 V gemäß UL. Mit den neuen Klemmen der Serie 2006 bis DC 1.500 V trägt WAGO den Anforderungen dieses Marktes Rechnung“, so Burkhard Niemann, Produktmanager ELECTRICAL INTERCONNECTIONS bei der WAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KG in Minden.

Das TOPJOB® S-ReihenklemmensystemMit einem Querschnittsbereich von 0,14 mm² bis 95 mm² ist TOPJOB®S zusammen mit POWER CAGE CLAMP das Reihenklem-mensystem mit der größten Produktauswahl für Industrie, Gebäude und Verkehr. TOPJOB® S-Reihenklemmen sind dank CAGE CLAMP®S-Anschlusstechnik die kleinsten für die Tragschiene DIN 35 am Markt. Sie sind für alle Leiterarten geeignet, eindrähtige und feindrähtige Leiter mit Aderendhülse können zudem direkt gesteckt werden. Das schnellste und wirtschaftlichste Beschriftungssystem sowie ein umfang-reiches Brückersystem für alle erdenklichen Anwendungen komplettie-ren das Reihenklemmensystem TOPJOB® S.

PACK

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■ WAGO hat einen Vor- und Rückwärtszähler (750-633) in Ex-i-Ausführung als I/O-Modul für das WAGO-I/O-SYSTEM entwickelt. Der Zähler erfasst binäre Signale mit NAMUR-konformen Pegeln und überträgt den Zählerstand innerhalb des Systems an die WA-GO-Steuerung (programmierbaren Controller) oder per Koppler und Feldbus an eine übergeordnete Steuerung. Die Zählrichtung vor- oder rückwärts lässt sich über den U/D-Eingang (Up/Down) einstellen. Der Zähler kann mit Hilfe eines Steuerbytes gesetzt und zurückgesetzt werden. Der digitale Ausgang DO lässt sich mittels Steuerbyte oder abhängig vom Zählerstand aktivieren. Die maxima-le Schaltfrequenz des Zählers beträgt 20 kHz. Das 24 mm breite Modul zeigt seinen Status über LEDs an: grün für Up/Down-Eingang aktiv, CLK-Eingang (Zähleingang) aktiv und DO geschaltet sowie rot für Drahtbruch/Kurzschluss der Up/Down- und CLK-Signalleitungen. Feld- und Systemebene sind galvanisch getrennt, und der Ausgang ist kurzschlussfest ausgeführt. Die Versorgung des Moduls erfolgt über eine separate DC-24V-Einspeisung in Ex-i-Ausführung.

ZÄHLER IN EX-I-AUSFÜHRUNG FÜR NAMUR-KONFORME SIGNALE

Der neue eigensichere Vor- und Rückwärtszähler von WAGO erfasst binäre Signale mit NAMUR-konformen Pegeln.

■ Definierte Schnittstellen, definierte Daten: Die Weihenstephaner Standards (WS) bilden die Grundlage für eine herstellerunabhän-gige Kopplung von Maschinen und übergeordneten Fertigungsma-nagementsystemen: WS Pack für Getränkeabfüll- und Verpackungs-anlagen sowie WS Food für die Lebensmittelverarbeitung. Was als universitäres Forschungsprojekt startete, hat sich zu einem echten Er-folgsmodell entwickelt, das zuletzt von der Deutschen Landwirtschafts-Gesellschaft (DLG) mit dem „International FoodTec Award“ in Gold bedacht wurde.Neben der Qualitätssicherung und der Effizienzsteigerung würdigt der Preis ausdrücklich das vorwettbewerbliche Engagement aller Beteiligten: der Industriepartner, des Verbands Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. und der Wissenschaftsförderung der Deutschen Brauwirtschaft e.V. Seit Anfang 2011 unterstützt WAGO die Weihen-stephaner Standards als offizielles Partnerunternehmen – und hat in diesem Zug den erforderlichen Software-Baustein für seine ETHER- NET-Steuerungen und ETHERNET-Industrie-PCs entwickelt.Weitere Informationen finden Sie auf www.wago.com/food.

AUSGEZEICHNETER STANDARD „International FoodTec Award 2012“ in Gold für die Weihenstephaner Standards

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■ Ein zentrales Prozessleitsystem ist für viele Unternehmen zu unflexibel oder zu teuer. Hier setzt das Ingenieurbüro für Prozessautomation/-Control, die pac GmbH, mit Steuerungen von WAGO an. In einem Pro-jekt der Biotechnologie bei Novartis musste sich ein dezentrales System als Steuerung von Prozessanlagen in Verbindung mit einer zentralen Überwachung bewähren.

Novartis betreibt im Bereich Biotechnologie viele Mehrzweckanla-gen, die nicht auf die Massenproduktion mit festen Produktionsabläu-fen ausgerichtet sind. Produktion und Abläufe ändern sich regelmä-ßig, deshalb ist ein zentrales Prozessleitsystem zu unflexibel. Gemäß den Anforderungen von ERES (Electronic Records – Electronic Signa-tures) bzw. FDA (Food and Drug Administration) 21 CFR Part11 müs-sen Daten und Benutzereingriffe wie Einstellungen und Parametrierun-gen allerdings während der Produktion erfasst und geschützt abgelegt werden. Diese Protokollierung war bisher mit hohem manuellen Auf-wand verbunden.

■ Autarke AutomatisierungslösungAls Alternative zu einem zentralen Prozessleitsystem entschied sich Novartis für die Einrichtung dezentraler Prozesscontroller durch die pac GmbH mit der Technik von WAGO. Industrie-PCs steuern die ein-zelnen Anlagen. Die Bedienpanels befinden sich vor Ort. Die Steue-rungen sind per ETHERNET vernetzt. An den IPCs lassen sich die zu erfassenden Sensoren/Aktoren über I/O-Klemmen aufschalten. Darü-ber hinaus steuert der IPC die Festo-Ventilinseln über PROFIBUS an. Ein zentraler Protokollserver erfasst die Prozessdaten und protokolliert sämtliche Alarme, Störungen und Benutzereingaben gemäß 21 CFR Part11.„Der WAGO-IPC ist durch drei besondere Eigenschaften für den Ein-satz als dezentrale Prozesssteuerung prädestiniert“, erläutert Jürgen Sütterle, Geschäftsführer der pac GmbH. Aus seiner Sicht könnte der IPC auch I/O-PC heißen, weil er auf 24-Volt-Ebene auf der Hutschiene

PROZESSE DEZENTRAL STEUERNmontierbar ist und I/O-Module direkt angereiht werden können. „Au-ßerdem verfügt er über die Eigenschaften einer klassischen SPS: ro-bust, klein und wie eine speicherprogrammierbare Steuerung gemäß IEC 61131 programmierbar. Schließlich integriert er als IPC die offe-nen Standards der PC-Welt.“

■ Flexible und modulare Steuerung„In der Prozessautomation benötigen wir oft eine Alternative zu gro-ßen und komplexen Steuerungen. Diese einfach anwendbare SPS muss aber trotzdem den höchsten Qualitätsansprüchen gerecht wer-den. Hier hat sich das WAGO-System positioniert und in der Praxis bewährt. Es verwendet Standard-Hardware, Standardprotokolle so-wie Standard-Interface. Dadurch können wir unterschiedliche Lieferan-ten für die Peripherie wählen. Wenn mal eine Klemme ausfällt, müssen wir nur diese ersetzen und nicht die gesamte Baugruppe. Auch die Programmierung über Standardtools wie CoDeSys oder MS-SQL-Server macht die Lösung deutlich kostengünstiger“, ergänzt der Ge-schäftsführer des Ingenieurbüros. Er schätzt besonders die Flexibilität bei der Einbindung von Sensor- und Aktorsignalen.

■ Praxisgerechte dezentrale Lösung Die dezentrale Prozesssteuerung hat sich bei Novartis bewährt. In ei-ner Aufbereitungsanlage zur Extraktion eines Wirkstoffs werden in ei-ner Apparategruppe zunächst unterschiedliche Medien angemischt und in einem weiteren Prozess in einer zweiten Apparategruppe zwi-schengelagert und konditioniert. Die Steuerung sorgt dabei über eine Ringleitung für die prozessgerechte Zuführung der gemeinsamen Res-sourcen wie Reinigungsmittel, Reindampf und Reinstwasser und über-nimmt Koordinationsaufgaben wie die Abfüllung in mobile Behälter, den Transfer zwischen den Apparategruppen und die Steuerung von Ventilen. Die Produktionsdaten werden zentral gespeichert und ausge-wertet. Über im Gebäude verteilte View-Stationen haben auch die Anlagenfahrer Zugriff auf aktuelle und historische Prozessdaten, mobi-

Mit einer flexiblen dezentralen Prozesssteuerung lassen sich Prozessschrit-te automatisieren und gleichzeitig manuelle Aufwände für die regulatori-schen Anforderungen reduzieren.

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Dezentrale Prozesssteuerung mit dem WAGO-IPC

Produktionsdaten gemäß FDA 21 CFR Part11

Herstellerübergreifende Anbindung an die Steuerung

PROZESSE DEZENTRAL STEUERN

le Abrufstationen über WLAN sind geplant. Als sehr hilfreich für die Einbindung von Apparategruppen unterschiedlicher Lieferanten hat sich die standardisierte Schnittstelle des Protokolliersystems erwiesen. Über eine PROFIBUS-Kopplung lässt sich z. B. auch eine Siemens-Steuerung anbinden.Mit dem dezentralen Ansatz ließen sich auch die Herausforderungen wechselnder Anlageneinsätze und sich ändernder Abläufe gut lösen. „Die Anlagensteuerung ist durch den modularen Aufbau kostengüns-tig und funktionell. Steuerungsfunktionen wie „Rühren“ sind in Grund-funktionen gemäß NAMUR-Empfehlungen aufgeteilt und lassen sich an anderer Stelle wiederverwenden. Durch diesen Kopiereffekt konn-ten wir den Testaufwand insgesamt und die Tests der einzelnen Modu-le reduzieren“, berichtet Jürgen Sütterle. Aus Sicht des Automatisie-rungsingenieurs habe das einfache und einheitliche Bedienkonzept auch an unterschiedlichen Apparategruppen wesentlich zur Akzep-tanz durch die Mitarbeiter beigetragen. Dadurch wurde der Schu-lungsaufwand minimal gehalten.

Text: Martin Ortgies, FachjournalistFoto: Novartis, WAGO

„In der Prozessautomation benötigen wir oft eine Alternative zu großen und komplexen Steuerungen. Diese einfach anwendbare SPS muss aber trotz-dem den höchsten Qualitätsansprüchen gerecht werden. Hier hat sich das WAGO-I/O-SYSTEM in der Praxis bewährt“, Jürgen Sütterle, Geschäftsfüh-rer der pac GmbH.

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■ Den Kunden vom Hersteller-Know-how profitieren zu lassen, bringt für beide Seiten großen Nutzen: Mit dem „Lineguard Su-pervisor“ von Henkel entstand mit Hilfe von WAGO-Komponen-ten eine kompakte verfahrenstechnische Anlage mit weltweitem Zugriff. Sie optimiert beim Kunden Prozesse zur Metallvorbehand-lung und erhöht damit sowohl die Produktqualität als auch die Wirtschaftlichkeit.

Die optimale Vorbehandlung metallischer Oberflächen hat einen großen Einfluss auf die Eigenschaften des Endproduktes. Hier machen sich Fehler in der Regel erst nach dem nächsten Prozess-schritt, beispielsweise der Lackierung, bemerkbar und können dann nicht mehr korrigiert werden. Daher ist eine sorgfältige und möglichst genaue Einhaltung aller Verfahrensschritte die Voraus-setzung für eine gleichbleibend hohe Produktqualität. Die Hen-kel AG & Co. KGaA ist führender Hersteller von Chemikalien zur Behandlung metallischer Oberflächen. Dieses Produktsegment nimmt einen erheblichen Anteil am Gesamtumsatz des Unter-nehmens ein. Darüber hinaus ist Henkel auch Technologieführer bezüglich der Verfahrenstechnik in diesem Bereich und betreibt ein eigenes Entwicklungszentrum. Dort werden konkrete Verfah-ren, wie beispielsweise Alodine, zur Vorbehandlung von Alumi-nium, oder Bonderite NT, zur Vorbehandlung vor dem Lackieren, erarbeitet. Das Unternehmen tritt somit nicht nur als Lieferant von Chemikalien auf, sondern versteht sich als Dienstleister, der sein Know-how über die gesamte Prozesskette weitergibt.

KUNDENPROZESSE AUS DER FERNE ÜBERWACHEN■ Kompakte Dosieranlage optimiert KundenprozessVorbehandlungen, wie beispielsweise die Chromatierung oder Zinkphosphatierung, sind komplexe chemische Verfahren, die kurzfristigen Einflüssen unterliegen. Bei solchen Verfahren sollten die Qualität, Wirtschaftlichkeit und Umweltbelastung kontinuier-lich überwacht und nachgeführt werden. In der Praxis ist jedoch häufig nur eine Laboranalyse pro Tag üblich. Deren Ergebnis legt die Chemikaliendosierung dann über viele Stunden fest. Notwen-dige Änderungen der Badzusammensetzung werden dadurch oft erst zu spät erkannt und führen zu Qualitätsproblemen und erhöhten Kosten. Aus Unsicherheit greifen die Betreiber häufig zu einer höheren Dosierung der Chemikalien, was die Qualität aber nicht sicherstellt und in jedem Fall mit höheren Kosten und Umweltbelastungen verbunden ist. Um diese Herangehensweise zu optimieren, hat Henkel in Zusammenarbeit mit WAGO den „Lineguard Supervisor“ entwickelt. Dabei handelt es sich um eine kompakte verfahrenstechnische Anlage zur Dosierung von Chemi-kalien mit Fernzugriff über ein Web-Portal. Zentrale Komponente des Dosiersystems ist der I/O-IPC von WAGO. Als Komponente des WAGO-I/O-SYSTEMs lassen sich am IPC analoge und digita-le I/O-Module sowie RS-232-Schnittstellen direkt anreihen. Diese Module erfassen die Signale der angeschlossenen Sensorik, die wiederum kontinuierlich die Zusammensetzung der Bäder ermit-telt. Das System bestimmt daraus die optimalen Nachdosiermen-gen der Chemikalien und überwacht deren korrekte Zuführung durch gepulste Ansteuerung der Dosierpumpen.

Mit dem Lineguard-Supervisor transferiert Henkeln Hersteller-Know-how zum Kunden und mini-miert gleichzeitig seinen Aufwand. Das TO-PASS®-Dynamic-Web-Portal verschafft beiden Sei-ten den Zugriff auf den Kundenprozess, ohne kundenseitigen Engineering-Aufwand.

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KUNDENPROZESSE AUS DER FERNE ÜBERWACHEN

WAGO-I/O-IPC: intelligentes I/O-System mit SPS-Funktionalität

WAGO-I/O-SYSTEM-Module direkt an WAGO-I/O-IPC anreihbar

TO-PASS®-Dynamic-Web-Portal erkennt gesteckte I/O-Module und bearbeitet große Datenmengen

■ Web-Portal bietet weltweiten ZugriffIm Geschäftsmodell von Henkel spielen der weltweite Support des Anlagenbetriebs sowie Technologiefragen eine große Rolle. Daher war ein web-fähiges System gefordert, das die Firma Ar-kadon durch Anpassung des bestehenden TO-PASS®-Web-Portals zum „TO-PASS®-Dynamic-Web-Portal“ realisierte. Es ist in der Lage, große Datenmengen zu bearbeiten und auf einem Web-Portal darzustellen. Außerdem erkennt das Dynamic-Web-Portal eigenständig die gesteckten I/O-Module, je nach Anlagengröße. Das vereinfacht den Integrationsaufwand erheblich und schafft auch bei späteren Anlagenerweiterungen Flexibilität. Die Daten-übertragung erfolgt über einen GSM-/GPRS-Router, der einen gesicherter VPN-Tunnel aufgebaut. Alle relevanten Prozessdaten werden somit gesichert auf das Web-Portal geschrieben. Eine vorprogrammierte Visualisierung bietet einen schnellen Überblick zum aktuellen Prozessverlauf und stellt verschiedene Standard-funktionen grafisch dar: Temperaturverläufe, Sollwert-Überschrei-tungen, ein umfassendes Alarmmanagement mit unterschiedlichen Alarmklassen sowie eine einfache Passwortvergabe. Als Ergebnis sind die Daten in verschiedenen Ansichten weltweit verfügbar. Da sich das Portal eigenständig der I/O-IPC-Konfiguration anpasst, reduzieren sich die Kosten bei der Systemintegration und der spä-teren Inbetriebnahme.

■ I/O-IPC: Die leistungsfähige SteuerungDer I/O-IPC 758 bietet als intelligentes I/O-System SPS-Funkti-onalität. Mit Hilfe von CoDeSys konnte ein selbstlernender Reg-ler sowie die Visualisierung gemäß IEC 61131-3 programmiert werden. Ein integrierter Web-Server ermöglicht den Zugriff über Intranet oder Internet per PC mit Web-Browser oder über ein lo-kales Touch-Panel mit DVI-Schnittstelle. Zur Kommunikation mit übergeordneten Systemen und der IT-Welt besitzt der IPC zwei unabhängige Fast-Ethernet-Schnittstellen, 2 x USB, RS-232 und ein CompactFlash-Interface. Somit ist er das ideale Bindglied von Automations- und IT-Ebene. Für die Feldbuskommunikation ist optional eine PROFIBUS-DP- oder eine CANopen-Schnittstelle er-hältlich. Fast alle der mehr als 400 I/O-Module aus dem WAGO-I/O-SYSTEM können in Verbindung mit dem I/O-IPC verwendet werden.

Text: Dr. Lutz Huesemann,Henkel AG & Co. KGaA Wolfgang Laufmann, WAGO

Foto: Henkel, WAGO

Herzstück des Lineguard-Supervisors ist der I/O-IPC von WAGO. Daran angereihte I/O-Module nehmen die Signale der Sensoren auf.

ADRESSEN DWAGO Kontakttechnik GmbH & Co. KGPostfach 28 80, 32385 MindenHansastraße 2732423 MindenTel. +49 571 887-0Fax +49 571 887-169info@wago.com

AWAGO Kontakttechnik Ges.m.b.H.Laxenburger Straße 2441230 WienTel. +43 1 6150780Fax +43 1 6150775info.at@wago.com

CHWAGO CONTACT SARte. de l’Industrie 19Case Postale 1681564 DomdidierTel. +41/26 676 75 86Tel. +41/26 676 75 01info.switzerland@wago.com

IMPRESSUM

WAGOdirect process Oktober 2012

Redaktion Torsten Schimanski (verantwortlicher Redakteur)

Fon (0571) 887-531 Fax (0571) 887-305

Honorarfreie Wiederverwendung des Inhalts möglich. Kontakt: Torsten Schimanski. Für unverlangt eingesen- dete Manuskripte und Fotos keine Haftung. WAGOdirect process erscheint in unregelmäßiger Folge.

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