Ventil-Kombination

Integration von SIL und Ex in einem Schaltschrank

Im Auftrag des Ingenieurdienstleisters Tesium wurde eine einheitliche Schaltschrankplattform konzipiert, die für die Automatisierung der Prozessanlagen an den weltweiten Symrise-Standorten eingesetzt wird. Symrise produziert Duft- und Geschmacksstoffe sowie funktionale Inhaltsstoffe für die Parfüm-, Kosmetik-, Lebensmittel- und Getränke- sowie die pharmazeutische Industrie.

Dank Eigensicherheit und pneumatischem Hot Swap erlaubt die Ventilinsel Typ 8640 den schnellen Wechsel von Ventilen im laufenden Betrieb. (Bild: Bürkert GmbH & Co. KG)

Tesium in Holzminden plant, baut, betreut und optimiert verfahrenstechnische Produktionsanlagen und die dazugehörige Werksinfrastruktur. Die thematische Nähe zu Symrise ist kein Zufall: Als eigenständiges Tochterunternehmen bündelt Tesium Fachwissen und langjährige Erfahrung als Ingenieurdienstleister für verfahrenstechnische Anlagen in der Chemie-, Lebensmittel- und Kosmetikindustrie. Mit Bürkert verbindet die Tesium-Ingenieure eine jahrzehntelange Zusammenarbeit. Der Ventilspezialist lieferte bereits unzählige Ventile der verschiedensten Bauarten und Typen und baut heute komplette ATEX-zertifizierte Schaltschranksystemlösungen für die Feldautomation. Der Schaltschrank Typ 8616 wurde grundsätzlich für den Einsatz in Ex-Bereichen konzipiert. In enger Kooperation erstellten die Ingenieure auf dessen Basis eine kundenspezifische Lösung für Symrise, die bisher rund zwanzigmal installiert wurde und sukzessive an allen Standorten zum Einsatz kommen soll. So ergab sich eine Art Werksstandard, sodass alle Schaltschränke, die an die weltweiten Symrise-Standorte ausgeliefert werden, eine einheitliche Größe und Bestückung bzw. Beschaltung erhalten. Der Aufbau und die maximal mögliche Anzahl an Ventilen sind immer gleich, es ändert sich lediglich die Bestückung der ET200iSP Remote I/O-Komponenten von Siemens und gegebenenfalls die Anzahl der Ventile. Der Schaltschranktyp 8616 hat eine eigene Systemzulassung für den Einsatz in explosionsgefährdeten Umgebungen der Zone 1. Die Systemzulassung PTB 13 Atex 1010 X für den Schaltschrank entspricht der Schutzart Ex e (Gehäuse mit Schutzart erhöhte Sicherheit).

Integration von fehlersicheren und eigensicheren Signalen

Als besondere Anforderung mussten die Umgebungstemperaturen von bis zu 45°C berücksichtigt werden. Durch die hohe Kanaldichte im Schrank entsteht viel elektrische Verlustleistung, die zu einer hohen Eigenerwärmung im Schaltschrank führt. Dieses Problem konnte durch geschickte Auswahl und Anordnung aller Komponenten gelöst werden. Weitere Merkmale sind die feste Verrohrung der Zuluft im Schaltschrank bis zu den Pilotventilen. Durch diese Maßnahme können Leckagen dauerhaft vermieden und Sicherheitsrisiken, wie platzende Schläuche, minimiert werden. Im Schaltschrank kommt das Remote I/O-System ET200iSP zum Einsatz. Es ist für den Einsatz in Zone 1 zugelassen und hat eine Besonderheit: Innerhalb einer Schaltschrankinstallation ist die Integration von fehlersicheren und eigensicheren Signalen möglich, die Baugruppen können also auf einer Station gemischt werden, was eine deutliche Ersparnis an Platz und vor allem Installationsaufwand bedeutet. „Die SIL-Integration unter einem Dach mit Ex-Schutz-Komponenten war einer der ausschlaggebenden Gründe für uns, auf das Remote I/O-System von Siemens zu setzen. Die guten und jahrzehntelangen Erfahrungen in der Zusammenarbeit mit Bürkert waren entscheidend dafür, eine anschlussfertige Systemlösung mit Bürkert-Ventilen zu wählen“, erklärt Armin Thies, Leiter der EMSR-Planung bei Tesium. Sein Kollege Norbert Böhmer ergänzt: „In älteren von uns projektierten Anlagen gibt es zum Teil Bürkert-Ventile auf der Feldebene, die seit über 25 Jahren zuverlässig ihren Dienst tun und immer noch dicht und ausfallsicher laufen“.

Elektrisches und pneumatisches Hot Swap

Alle Signalein- und -ausgänge des Remote-I/O und alle Ventile im Schaltschrank sind eigensicher und erlauben dadurch die Durchführung von Arbeiten und Wartungsmaßnahmen bei laufendem Betrieb und unter ATEX-Bedingungen. Diese hohe Verfügbarkeit wird durch die in den Ventilgrundblock integrierte pneumatische P-Absperrung ergänzt, d.h. zusätzlich zum elektrischen Hot Swap kann auch ein pneumatischer Hot Swap durchgeführt werden. Auf den beiden ET200iSP-Zeilen im Schrank werden sämtliche eigensicheren und fehlersicheren Signale aus den Produktionsprozessen überwacht, verarbeitet und an das übergeordnete Prozessleitsystem PCS7 gemeldet. Mit dem Remote I/O-System besteht dann eine durchgängige Lösung bis auf die Feldebene. Eigensichere Signale aus dem Feld, wie Drücke, Temperaturen, Füllstände und Durchflüsse sowie die Namur-Rückmeldesignale der durch die Ventilinsel im Schaltschrank gesteuerten Prozessantriebe, Kugelhähne und Klappen, werden auf den Elektronikmodulen der ET200iSP verarbeitet. Zur elektrischen Überwachung der stetigen Zuluftversorgung der Ventilinsel hat Bürkert Druckschalter integriert, die an das Remote-I/O angeschlossen sind. Für die optische Erkennung des Drucks in der Ventilinsel vor Ort wurde ein konventionelles Manometer in der Zuluftleitung montiert.

Ventil-Kombination



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