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01 Unter dem Motto „From Integrated Engineering to Integrated Operation – Discover the Potential of Digitalization“ stellt Siemens auf der Achema 2015 das Thema Digitalisierung in den Mittelpunkt

Digitalisierung in der Prozessindustrie

02 Die unterbrechungsfreie Gleichstromversorgung (DC-USV) Sitop UPS1600 mit Ethernet/Profinet-Schnittstelle wird in das Prozessleitsystem Simatic PCS 7 integriert

03 Integrated Drive Systems für den Ex-Bereich steigern die Effizienz. Durch die Integration von Simotics-XP-Motor und Sinamics- G180-Umrichter in das Prozessleitsystem Simatic PCS 7 werden zudem Installationszeit und Wartungsaufwand verringert

04 Neuartige, qualitativ hochwertige Elastomere und formoptimierte Kupplungsnaben bilden die Basis der neuen Generation der N-Bipex

05 Für das Gasanalysatorensystem Siprocess GA700 stehen

Siemens legt auch in der Prozessindustrie den Fokus auf Digitalisierung. Entsprechend lautet das Messemotto auf der diesjährigen Achema „From Integrated Engineering to Integrated Operation – Discover the Potential of Digitalization“. Im Mittelpunkt stehen hier Produkte, wie das CAE-Tool Comos, die Simulationsplattform Simit, das Prozessleitsystem Simatic PCS 7 und XHQ Operations Intelligence. Darüber hinaus wird zur Messe eine Reihe Neuheiten präsentiert.

Als eines der wichtigsten Ziele auf dem Weg zur digitalen Anlage nennt Siemens den Aufbau einer integrierten Datenlandschaft. In diesem Zusammenhang bietet das Unternehmen verschiedene Lösungen an, mittels derer Kunden Datendurchgängigkeit über alle Lebenszyklusphasen erhalten: Beim Engineering mit dem CAE-Tool Comos, bei der Inbetriebsetzung mit der Simulationsplattform Simit und beim laufenden Betrieb mit dem Prozessleitsystem Simatic PCS 7 sowie XHQ Operations Intelligence für Unternehmensentscheidungen in Echtzeit. Für die Software Simit Simulation Framework gibt Siemens an, dass sich durch die virtuelle Inbetriebnahme beispielsweise Anlagen um mehr als 50 % schneller in Betrieb nehmen lassen und gleichzeitig die Sicherheit im Betrieb erhöht würde. XHQ Operations Intelligence wird als Beispiel dafür genannt, wie aus Big Data Smart Data generiert werden können. Dafür erfasst die Software Daten aus verschiedenen Quellen, führt sie in einem Management Cockpit zusammen und hilft Anwendern bei der fundierten Entscheidungsfindung. So können Betriebskosten nach Unternehmensangaben um bis zu 8 % reduziert werden. Beim Service trägt der Zugriff auf Daten aus dem Engineering und Betrieb dazu bei, Prozesse zu optimieren: Mit datenbasierten Services, wie Control Performance Analytics, können Prozess- und Zustandsdaten von Regelkreisen analysiert und dann Optimierungsmaßnahmen abgeleitet werden. Comos MRO (Maintenance, Repair & Overhaul) ermöglicht es, die vollständige Verwaltung, Planung sowie Organisation von Betrieb und Instandhaltung inklusive der Anlagendokumentation in einem System durchzuführen. Jegliche Änderungen an der Anlage durch Instandhaltungsprozesse stehen somit auch direkt in den Engineering-Daten zur Verfügung. Über den Comos Walkinside Immersive Training Simulator (ITS) können die Operatoren und Instandhalter virtuell in ihre Anlagen eintauchen: Durch die Simulation realer Szenarien werden Wartungsarbeiten optimiert und die Personalsicherheit wird durch virtuelles Training erhöht. Zudem können Anwender durch vorausschauende Instandhaltung, zum Beispiel von Pumpen, und Remote Services Betriebs- und Wartungskosten senken.

Lösungen zur Steigerung der Ressourcen- und Energieeffizienz
Zu den zentralen Themen der Prozessindustrie gehören Ressourcen- und Energieeffizienz. Hierzu zeigt Siemens in Frankfurt/M. integrierte Lösungen für einen effizienten Verbrauch – von der Stromversorgung mit Totally Integrated Power (TIP) über Integrated Drives Systems (IDS) bis hin zu Energiedatenmanagementsystemen und modernen Regelkonzepten, wie Advanced Process Control für Simatic PCS 7. Dem Prozessleitsystem kommt in diesem Zusammenhang eine Schlüsselrolle zu: Siemens vereinfacht die Integration von Feldgeräten, Stromversorgungen oder Mittelspannungsschaltanlagen – auch von Drittanbietern.

Gleichstromversorgung in das Prozessleitsystem integriert
Aktuell wurde die eigene unterbrechungsfreie Gleichstromversorgung (DC-USV) Sitop UPS1600 mit Ethernet/ Profinet-Schnittstelle in PCS 7 integriert (Bild 2). Die unterbrechungsfreien Gleichstromversorgungen mit 24-VAusgangsspannung und Stromstärken von 10 A, 20 A und 40 A ermöglichen mit ihren Energiespeichern bei Netzausfall Pufferzeiten bis in den Stundenbereich. Anwender können die UPS1600 über eine Ethernet/Profinet-Schnittstelle direkt in das Leitsystem einbinden. Über Softwarebausteine lassen sich dann Informationen zum Betriebszustand übertragen, auswerten und visualisieren. Zudem erzeugt die Software automatische Warnmeldungen. Anwender können so drohende Ausfälle frühzeitig erkennen, Gegenmaßnahmen einleiten und die Anlagenverfügbarkeit erhöhen. In den kommenden Monaten sollen weitere Sitop-Komponenten, wie redundant aufgebaute 24-V-Netzgeräte oder das Stromversorgungssystem Sitop PSU8600, in das Prozessleitsystem integriert werden. Damit werden Lösungsanbieter sowie Anlagenbetreiber beim Einsatz von Sitop sowohl in der Engineering- als auch in der Betriebs- und Instandhaltungsphase unterstützt. Die Sitop-Bibliothek für Simatic PCS 7 ist als kostenloser Download verfügbar.

Integrierte Antriebe steigern effizienten Betrieb
Integrated Drive Systems ermöglichen den wirtschaftlichen und energiesparenden Betrieb von Pumpen, Lüftern und Kompressoren. Speziell für den Ex-Bereich bietet Siemens ein integriertes Antriebssystem aus Simotics-XP-Motor und Sinamics-G180-Umrichter (Bild 3) mit Einbindung in das Prozessleitsystem Simatic PCS 7 via Advanced Process Library (APL) mit Motorbausteinen und Faceplates. Der Simotics-XP-Motor ist geeignet für die Zonen 1 und 2 (Gas und Staub) und bildet mit dem Sinamics-G180-Umrichter ein optimal aufeinander abgestimmtes und zertifiziertes System. Dabei ist der Motor für den Umrichter- und DOL-Betrieb geeignet und zertifiziert. Für den Kunden bietet die Integration von Motor und Umrichter in PCS 7 an Effizienz, Planungs- und Betriebssicherheit. Die Antriebskomponenten lassen sich leicht in die Automatisierungsumgebung integrieren und durch die einfache Diagnose und Wartung in der PCS 7 Maintenance Station (MS) können Daten und Informationen über den Zustand der elektronischen und mechanischen Anlagenkomponenten schnell abgerufen werden. Das vorgeprüfte und abgestimmte System aus Simotics-XP-Motor und Sinamics-G180-Umrichter reduziert den Installationsaufwand und die Energieeffizienzklasse IE3 sowie der Umrichterbetrieb senken die Betriebskosten.

Längere Lebensdauer für gesamten Antriebsstrang
Neu zur Achema wird die Flender-Kupplung N-Bipex präsentiert (Bild 4), mit der das Kupplungsportfolio im Bereich elastischer Klauenkupplungen mit baugleichen Nabenteilen optimiert wird. Sie wird in zehn Baugrößen aus Sphäroguss hergestellt. Eine modifizierte Nockengeometrie sowie neu entwickelte Elastomere mit hochwertigen Werkstoffen verbessern die Standzeiten der N-Bipex im Vergleich zu marktüblichen Kupplungen und dem Vorgängermodell Bipex. Nach Unternehmensangaben wird das Drehmoment je nach Baugröße um 10 % bis 20 % im Vergleich zu bisherigen Lösungen erhöht. Die Elastomere sind in drei Shore- Härten erhältlich. Sie erlauben einen Einsatz im Temperaturbereich von –50 °C bis 100 °C ohne Minderung des Nenndrehmoments.

Gasanalysatorensystem um zwei Module erweitert
Zu mehr Nachhaltigkeit durch Reduzierung von Emissionen und durch Prozessoptimierung beim Rohstoffeinsatz tragen auch Gasanalysatoren bei. Zur Achema wird das Gasanalysatorensystem Siprocess GA700 mit „Ultramat 7“ und „Calomat 7“ um zwei Analysemodule (Bild 5) erweitert. Zusammen mit dem bereits verfügbaren Modul „Oxymat 7“ können Anwender damit umfassende Analytiklösungen flexibel zusammenstellen, etwa zur Messung von Sauerstoff, Wasserstoff, Edelgasen oder infrarotaktiven Komponenten, wie Kohlenmonoxid und -dioxid. Der modulare Aufbau des Systems ermöglicht einen schnellen Einbau und Austausch der Module nach dem Plug-and-measure-Prinzip. Die Geräte können je nach Konfiguration bei Temperaturen bis zu 50 °C eingesetzt werden. Sie eignen sich insbesondere für Prozesskontrollen und -optimierungen in Verbrennungsanlagen sowie Qualitätskontrollen und der Prozessüberwachung in chemischen und petrochemischen Anlagen.

Weitere Potenziale durch Digitalisierung
Neue Möglichkeiten durch Digitalisierung sieht Siemens auch in der Automatisierung von Bioprozessen. So setzt die chemische Industrie zunehmend auf biologische Eingangsstoffe. Die Prozessüberwachung und Steuerung eines Bio-Fermenters mit PCS 7 Lab und Sipat beschleunigt die Produktion durch den vereinfachten Einsatz von statistischen und deterministischen Modellen und Online-Optimierungsmaßnahmen. (ih)

Die Highlight-Exponate
An zwei Highlight-Exponaten im Zentrum des Achema-Messestands (Bild 1) präsentiert Siemens integrierte branchenspezifische Lösungen.
Für die Pharmaindustrie zeigt eine modulare Chem-APIBatch- Anlage das nahtlose Zusammenspiel von Engineering- und Produktionsplanungssoftware mit Automatisierungssystemen und Prozessinstrumenten in Hygieneausführung. Zu den Besonderheiten gehört der Einsatz einer neuen Paperless-Manufacturing-Lösung: Die Produktionsdaten werden dabei elektronisch erfasst und dokumentiert, was die Ausführung, Überprüfung und Freigabe von pharmazeutischen Produktionsprozessen und Chargenprotokollen beschleunigt. Auch das zweite Highlight-Modell, eine Separationskolonne aus der chemischen Produktion, veranschaulicht den Vorteil einer durchgehenden Datenkommunikation. Diese ermöglicht nicht nur die Optimierung der Produktion, sondern erhöht auch die Anlagenverfügbarkeit und Prozesssicherheit durch Redundanzkonzepte und integrierte Safety-Funktionen.

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