Solvay in Rheinberg, Duitsland
Ombouw en modernisering van de productie-installaties voor soda en glycerine
Storingvrije uitwisseling met compacte INTERFACE-Ex-techniek
INTERFACE-modulen zorgen voor een veilige en storingvrije signaaloverdracht tussen veld- en besturingsniveau. Nauwkeurige en foutloze overdracht van meetwaarden is een belangrijke voorwaarde voor optimale procesregeling.
Om de functie en veiligheid in installaties met explosiegevaarlijke atmosferen te garanderen, worden signaalstroomcircuits in beschermklasse "intrinsiekveilig" uitgevoerd.
Welke andere eisen aan moderne INTERFACE-techniek worden gesteld, wordt duidelijk bij de modernisering van de installaties van Solvay in Rheinberg.
Ombouw en modernisering van de productie-installaties voor soda en glycerine
De Duitse Solvay-groep maakt deel uit van de internationale chemisch-farmaceutische onderneming Solvay S.A. met het hoofdkantoor in Brussel, dat in 2001 in 50 landen met ca. 31.600 werknemers een jaaromzet realiseerde van 8,7 miljard euro. Solvay produceert in hun vestiging Rheinberg chemische grondstoffen zoals soda en glycerine alsmede kunststoffen zoals PVC, speciale polymeren en polyoefinen.
De strategie van de onderneming richt zich op duurzame groei, o.a. door omvangrijk te investeren in de productie-installaties. Moderne, effectieve en communicatieve procesbesturingstechniek levert een belangrijke bijdrage aan de productiviteitsstijging en de optimalisering van de kwaliteit van procestechnische installaties.
Alleen al in de soda-installatie moeten 1500 AI, 600 AO, 1000 DI en 500 DO signalen door het besturingssysteem worden verwerkt. In beide installaties worden de veldsignalen met een 60-aderige stamkabel in de betreffende rangeer- en apparaatruimte geleid en in het verdeelveld op het rangeerveld aangesloten. Van daaruit worden de signalen naar besturingskast in dezelfde ruimte gerangeerd. Bij de modernisering bleef deze installatiestructuur behouden.
Het oude besturingssysteem van beide installaties was een 19 inch uitvoering, waarbij de in- en uitgangskaarten onderling galvanisch waren gescheiden en naar keuze over intrinsiekveilige in- en uitgangen beschikten.
Dit besturingssysteem is vervangen door een krachtig procesbesturingssysteem in montagerailtechniek, dat door middel van bussystemen met het visualiserings-, archiverings- en besturingsniveau communiceert. De signalen van een installatie worden nu aan een besturingskast toegewezen.
De ombouw werd uitgevoerd tijdens bedrijf en zonder stilstand van de installatie, waarbij de signalen tijdens de migratie één voor één naar de nieuwe kast werden omgelegd.
Galvanische scheiding van analoge signalen
De veilige en storingvrije overdracht van de in analoge elektrische signalen omgezette toestandgrootheden zoals temperatuur, druk, doorstroming of PH-waarde is een belangrijke voorwaarde voor een optimale procesregeling.
Met name in wijd vertakte installaties levert de galvanische scheiding, d.w.z. de ontkoppeling van elektrische stroomcircuits, een belangrijke bijdrage aan het voorkomen van storingen zoals aardlussen en inkoppelingen van inductiviteiten of capaciteiten. Daarom schreef de leiding van de afdeling automatisering voor de nieuwe besturingstechniek een kanaalsgewijze 3-weg-scheiding van de analoge signalen voor.
Niet alleen de bouwbreedte was een belangrijk criterium
Om alle analoge in- en uitgangen van een galvanische scheiding te kunnen voorzien, vormde de bouwbreedte een belangrijk criterium voor de keuze van de INTERFACE-techniek.
Om het aantal typen te reduceren en de voorraadkosten te minimaliseren, moet de gekozen INTERFACE-techniek zowel voor de Ex-vrije sodaproductie-installatie als voor de glycerine-installatie met explosiegevaarlijke atmosferen van zone 1 in het productieproces worden gebruikt.
Verder moet dit INTERFACE-niveau in motherboard-techniek worden uitgevoerd om deze met behulp van voorgeconfectioneerde systeemkabels met de I/O-stations te kunnen verbinden.
Permanente bedrading
De hier gebruikte motherboards PI-Ex-MB 16 en PI-MB 16 hebben een lengte van 224 mm, zodat precies drie van deze 16-kanaals motherboards op elke montagerail aan de achterzijde van het zwenkraam kunnen worden geïnstalleerd. Vergelijkbare INTERFACE-oplossingen nemen ca. 30% meer ruimte in beslag en hadden deze oplossing niet mogelijk gemaakt.
De constructie van de PI-motherboards biedt de gebruiker nog meer voordelen: de printplaat is beschermd in een op rail monteerbare opbouwbehuizing geïntegreerd waardoor een eenvoudige montage mogelijk is. Een redundante diode-ontkoppelde voeding met storingsmeldcontact zorgt voor extra zekerheid. De permanente bedrading als basis van de procesinterfaces biedt extra voordelen, omdat de klemmenstroken voor de veldbedrading direct op het motherboard zitten.
De nog lege motherboards kunnen door externe schakelkastbouwers eenvoudig worden gemonteerd en de bekabeling kan vervolgens direct op de robuuste motherboardklemmen worden aangesloten. De modulen worden ingestoken (direct of later), waarbij ze worden gepolariseerd en door een vergrendelingsmechanisme trillingsbestendig met het motherboard worden verbonden (vergulde contacten).
Functieaanpassingen kunnen tijdens de inbedrijfstelling eenvoudig worden uitgevoerd en reserves kunnen eenvoudig worden aangehouden. In deze applicatie blijft 15% van de steekplaatsen voor toekomstige uitbreidingen leeg. Daarom hoeven pas bij een uitbreiding van de installatie kosten voor scheidingsmodulen te worden gemaakt. Dankzij het brede Ex-parameterbereik zijn de PI-scheidingsmodulen compatibel met alle gangbare veldapparatuur.
Voor de aanpassing van alle analoge veldsignalen die in beide installaties voorkomen, kan worden volstaan met drie moduultypen: Het meetwaardeomvormer-voedingsscheidingsmoduul PI-Ex-RPSS voor 2-draads transmitters van verschillende fabrikanten, voor doorstroming, gasdichtheid, temperatuur en PH-waarde. Voor inductieve doorstroming-transmitters die aan de veldzijde Ex-e worden gevoed, wordt het ingangsscheidingsmoduul PI-Ex- AIS toegepast. Alle analoge regelkleppen worden met het uitgangscheidingsmoduul PI-Ex-IDS aangestuurd.
Dankzij innovatieve schakeltechniek onderscheiden de 12,4 mm smalle Ex-scheidingsmodulen zich ook door een nauwkeurige signaalverwerking (lineariteitsafwijking < 0,1%) en een gering vermogensverlies (voedingsscheidingsmoduul: max.: 1,3 Watt). De ingangen, uitgangen en voedingen zijn galvanisch van elkaar gescheiden.
Alle gebruikte scheidingsmodulen dragen het HART-protocol bidirectioneel over. HART wordt hier gebruikt voor de parametrering en de moduuldiagnose. De PI Ex-scheidingsmodulen zijn overeenkomstig ATEX als intrinsiekveilige bedrijfsmiddelen voor zone 0 toegelaten.
Conclusie
De procesinterfaces van Phoenix Contact zorgen ervoor dat bij Solvay met moderne procesbesturingstechniek de productiviteit van de installaties op efficiënte wijze wordt verhoogd.