Anlagenplanung Automatisierung im P&ID vordenken

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X-Visual Technologies GmbH

Bayer AG

Weidmüller GTI Software GmbH

Glatt Ingenieurtechnik GmbH

Pörner Ingenieurgesellschaft mbH

Das P&ID ist das zentrale Dokument der Anlagenplanung. Dank einer neuen Engineering-Anwendung können jetzt Prozesszustände im P&ID visualisiert werden. Dadurch wird die direkte Kommunikation zwischen Verfahrens- und Automatisierungstechnik möglich und durchgängiges Engineering Realität. Ein Teil der automatisierungstechnischen Vorplanung kann so bereits in der P&ID-Software Plant Engineer durchgeführt werden.

Im chemischen und pharmazeutischen Anlagenbau arbeiten verschiedene Gewerke interdisziplinär gemeinsam an komplexen Projekten mit langer Laufzeit. Dabei erfordert vor allem der Übergang von der verfahrenstechnischen zur automatisierungstechnischen Planung einer Anlage einen hohen Wissenstransfer zwischen Ingenieuren unterschiedlicher Disziplinen.

MTP-Generator

Brücke von der Verfahrenstechnik zur modularen Automation

Die verfahrenstechnisch benötigten Prozessbedingungen und Prozessabläufe müssen in diesem Zuge in Anforderungen und Spezifikationen an die Steuerungsprogrammierung übersetzt werden.

Dieser Übergang stellt nach wie vor eine Herausforderung dar, die über den gesamten Projektverlauf eine hohe Anzahl an Iterationen erfordert. An dieser Stelle fehlen Beschreibungsmittel, welche die unterschiedlichen Begriffswelten der Verfahrens- und Automatisierungstechnik aufeinander abbilden. Dies hat oft zur Folge, dass Programmierfehler erst auf der Baustelle erkannt und berichtigt werden. Dadurch verzögert sich der Projektablauf und die Kosten können immens steigen.

Unser Webinartipp: Anlagenautomatisierung bereits im P&ID vordenken am Dienstag, 7. April 2020, 11:00 - 11:45

Burkhard Hunold, Bayer AG, Product Supply, Pharmaceuticals zu den Auswahlkriterien

Anwenderstatement

„In der Pharmaindustrie ist es in der Designphase für verfahrenstechnische Anlagen üblich, farblich markierte Verfahrensfließbilder (R&Is) zu erstellen, in denen bereits die einzelnen Prozessschritte farblich visualisiert werden. Diese einzelnen Bilder werden meistens vom Lieferanten manuell erstellt. Je nach Anlage handelt es sich um mehrere Hundert markierte Verfahrensfließbilder. Um diese Arbeit zu vereinfachen und die Pflege dieser farblichen R&Is zu erleichtern, waren wir auf der Suche nach einer geeigneten Software und wurden dabei auf die Engineering-Lösung der Firma X-Visual Technologies aufmerksam. Auswahlkriterien waren eine möglichst einfache Erstellung und Änderung der farblich markierten R&Is sowie die einfache Bedienung einer Software auf Basis von Standard-Office-Anwendungen, ohne dabei großen Schulungsaufwand zu haben. Mit der P&ID-Software Plant Engineer haben wir eine Lösung gefunden, die alle Anforderungen erfüllt und uns darüber hinaus mit weiteren Funktionen überzeugt. Mit Plant Engineer übertragen wir die Fließbilder leicht in Visio und kennzeichnen die Verfahrensschritte farblich. Des Weiteren bietet die Software die Möglichkeit, Prozessschritte nach Grundfunktionen aufzubauen und die Funktionen zeitgleich farblich auf dem Verfahrensfließbild zu dynamisieren. Bereits während der Designphase überprüfen wir alle Verfahrensschritte und identifizieren Fehler frühzeitig. Zudem kann die P&ID-Software eingesetzt werden, um neue Mitarbeiter zu schulen, da die Grundfunktionen Schritt für Schritt parallel visualisiert werden. Darüber hinaus stellen wir im Vorfeld die Planungsänderungen dynamisch im Fließbild dar. Änderungen lassen sich somit leichter nachvollziehen und überprüfen. Das vereinfachte und reduzierte den Aufwand bei Änderungen an den farblich markierten Verfahrensfließbildern erheblich. Plant Engineer hat unsere Erwartungen erfüllt und schafft einen essenziellen Mehrwert. Auf besondere Anforderungen ist X-Visual eingegangen und hat die Software für uns entsprechend angepasst. Die Einführung verlief reibungslos und die Projektunterstützung durch das X-Visual-Team ist besonders hervorzuheben.“

Durchgängiges Engineering schaffen

Über den Projektzyklus hinweg beschreibt das Piping and Instrumentation Diagram (P&ID) als ­zentrales Planungsdokument die ­Anlage, dessen visuelle Symbole gewerkeübergreifend universell verstanden werden. X-Visual Technologies hat in Kooperation mit Bayer eine Engineering-Anwendung entwickelt, die Prozesszustände visualisiert und so einen Teil der automatisierungstechnischen Vorplanung in der P&ID-Software Plant Engineer ermöglicht. Dieses Vorgehen schafft eine direkte Kommunikation zwischen Verfahrens- und Automatisierungstechnik, was essenziell für durchgängiges Engineering ist.

Automatisierungsabläufe im P&ID visualisieren

Basierend auf dem P&ID kann der Planer verfahrenstechnische und leittechnische Einrichtungsobjekte definieren, angelehnt an das physikalische Modell der DIN EN 61512/ISA-88. [1] Fließbildsymbole bzw. Einrichtungsobjekte, die vom Standpunkt der Leittechnik als eine einzelne Einheit betrieben werden, werden zu sogenannten Einzelsteuereinheiten gruppiert.

Dies kann z.B. ein gesteuertes Magnetventil oder eine Regeleinrichtung, bestehend aus einer Messstelle, einem Stellglied und einem PID-Regler, sein. Für diese Einzelsteuereinheiten werden leittechnische Betriebszustände definiert, die auf dem Fließbild in unterschiedlichen Farben visualisiert werden. Beispielsweise kann ein Magnetventil die Zustände „offen“ und „geschlossen“ besitzen.

Eine Menge von Einzelsteuereinheiten bilden eine Technische Einrichtung, die eine oder mehrere prozesstechnische Verarbeitungsaktivitäten ausführt. Leittechnisch werden diese Verarbeitungsaktivitäten durch Elemente der Prozedursteuerungen, sogenannten Technischen Funktionen, in Form von Schrittketten spezifiziert.

Die Anwendung erlaubt die Visualisierung von Anlagenzuständen, die bei der Ausführung dieser Funktionen durchlaufen werden. Zu diesem Zweck werden für jeden Funktionsschritt die angesteuerten Zustände der Einzelsteuereinheiten definiert. Komplexe Automatisierungsabläufe zur Anlagensteuerung werden so einfach am P&ID visualisiert. Zudem lassen sich die Informationen über den gesamten Projektverlauf leicht pflegen und erweitern.

Die Integration von automatisierungstechnischen Informationen in das P&ID bietet viele Möglichkeiten, das Anlagenengineering zu vereinfachen. Durch die Abbildung des Modells der DIN EN 61512 in der P&ID-Software ist es durch Schnittstellenprogrammierung denkbar, aus den im P&ID hinterlegten Informationen automatisiert Steuerungscodes zu generieren. Zukünftig unterstützt die Anwendung die Erstellung komplexer Ablaufdiagramme, angelehnt an die DIN EN 60848, die mit den Betriebszuständen auf dem P&ID verknüpf werden [2].

Das P&ID kann dank der neuen Anwendung als zentrales Dokument der Anlage ein gemeinsames Verständnis zwischen Verfahrens- und Automatisierungstechnik schaffen und somit eine reibungslose Projektabwicklung garantieren.

* * B. Hunold ist bei der Bayer AG in der Product Supply Pharmaceuticals Berlin, tätig. N. Krink ist Projektmanager bei der X-Visual Technologies GmbH, Berlin. Kontakt zu X-Visual: Tel. +49-30-403688232

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