Der digitale Duft

MSR/Automatisierung Der digitale Duft

08.02.2007Redakteur: Redaktion PROCESS

Bei der BASF in Ludwigshafen entsteht mit der neuen Riechstoffanlage die werksweit größte Profibus PA-Anlage. Sie umfasst 1000 Profibus PA-Messstellen im Ex-Bereich und basiert durchgängig auf dem digitalen Kommunikationsprotokoll Profibus DP und PA. Wenn schon, denn schon, sagte sich der weltweit größte Chemiekonzern und bestellte gleich noch ein Asset Management-System mit. Die Hausaufgaben sind gemacht. Spätestens im Januar nächsten Jahres beginnt die Inbetriebnahme der ersten Produktionsstraße.

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Für uns ist die O 810 Riechstoffanlage der BASF ein ganz normales Projekt“, sagt Joachim Baumeister, verantwortlicher Projektleiter bei Lang und Peitler Automation. Und fast könnte man meinen, er schämt sich etwas dafür. Keine Kinderkrankheiten, keine Probleme mit dem Feldgeräte-Engineering oder der Verfügbarkeit der Device Typ Manager (DTM). „Das durch das Corporate Engineering der BASF ausgearbeitete Konzept hat sich bisher bestens bewährt. Mit der Profibus-Technologie verläuft alles nach Plan“, bestätigt auch Gerd Niedermayer, Engineering Manager bei der BASF in Ludwigshafen.

Vom Wunsch zur Wirklichkeit

Dann stimmt es offensichtlich, was die Spatzen schon bei den erfolgreichen Profibus PA-Projekten Ketek bei Aventis Pharma Deutschland und Rubin bei Clariant von den Dächern pfiffen: Die neue Technologie hat ihre Reifeprüfung abgelegt.

Schon seit den 80er Jahren erhofft sich die BASF in Ludwigshafen einen Technologieschub durch die Feldbustechnik. „Erste kleinere Pilotanwendungen mit der Profibus PA-Technologie waren in der Vergangenheit zwar erfolgreich, aber sehr kostenintensiv“, erinnert sich Niedermayer. „Zum Glück ist die Entwicklung weitergegangen. Letztendlich haben leistungsfähige Segmentkoppler, Feldbusbarrieren und Sensor-Aktor-Boxen Profibus PA zum wirtschaftlichen Durchbruch verholfen.“

Ziel der BASF bei der neuen Riechstoffanlage war, mit einem möglichst geringen Investitionsvolumen eine homogene Systemstruktur zu schaffen, die sich bei Bedarf einfach erweitern lässt. „Es gibt viele moderne Anlagen, die sehr heterogen aufgebaut sind. Sie basieren jeweils zu einem Drittel auf Feldbus-, Remote I/O- und klassischer Technik“, erklärt Niedermayer. „Diese Lösung ist nicht billiger und langfristig gesehen in Wartung, Instandhaltung und Dokumentation sehr aufwändig.“ Die Vorteile des standardisierten Kommunikationsprotokolls Profibus sind mittlerweile allgemein bekannt. Es lässt sich vom Wareneingang, über alle Produktionsprozesse bis zur Warenauslieferung universell einsetzen und spart Zeit und Kosten bei Inbetriebnahme oder Dokumentation. „Wir erwarten uns viel vom Profibus, vor allem von der Diagnose oder dem Asset Management. Dieses Projekt ist unser Beitrag, die Technologie voranzubringen“, erläutert der BASF-Experte.

Hinter der sachlichen Bezeichnung O 810 Riechstoffanlage verbergen sich vier Teilanlagen mit insgesamt 1000 Profibus PA-Geräten im Ex-Bereich, die einen wahren Sinnesrausch versprechen. Bald wird eine Mischung aus Zitrone, Maiglöckchen, Lavendel und Rose dem Standort Ludwigshafen seine ganz persönliche Duftnote verleihen. Vor zwei Jahren entschied sich der deutsche Chemiekonzern für den Bau der Profibus-Anlage. Im Oktober 2003 erhielt das herstellerunabhängige Ingenieurunternehmen Lang und Peitler Automation, als „Main Automation Vendor“, den Zuschlag für das komplette Automatisierungspaket. Wesentlicher Auftragsbestandteil war ein umfangreicher Integrationstest für alle Systemkomponenten und Feldgeräte.

Außerdem erwartete die BASF eine Funktionsgarantie und ein Life Cycle-Konzept von ihrem Hauptlieferanten. Dieses Konzept garantiert dem Anlagenbetreiber die Kompatibilität der Systemkomponenten sowie der Feldgeräte für 15 Jahre. „Die Abschätzung der Kosten, die bezüglich Updates, Hardwaretausch, Wartung und Instandhaltung während der Standzeit der Anlage anfallen, bewahrt den Kunden vor bösen Überraschungen“, weiß Baumeister.

Elegant gelöst

Allerdings hegten die Experten bei der BASF so ihre Zweifel, ob die DTMs bei direkter Integration der Feldgeräte ins Leitsystem die häufigen Software-Updates ohne Reibungsverlust überstehen würden. Niedermayer: „Die notwendigen Updates der Leitsysteme sehe ich im Hinblick auf Kompatibilität der DTMs als kritisch.“ Die Konsequenz daraus: Bei direkter Feldgeräteparametrierung im Leitsystem müsste jeder einzelne DTM aufwändigen und kostenintensiven Tests im systemeigenen Engineeringwerkzeug unterzogen werden. Durch den Einsatz eines unabhängigen Gerätemanagementsystems umgeht man dieses Problem.

Die Entscheidung für das eigenständige Konfigurations-Tool Fieldcare, ein Modul des eingesetzten web-enabled Asset Management Systems W@m von Endress+Hauser, war also ein kluger Schachzug der BASF. Die Investition in die Stand alone-Lösung wird sich schnell rechnen. Zusätzlich löst sie das Risiko der eingeschränkten Verfügbarkeit. Und der Kunde bekam, was er wollte. „Mit dem Know-how und der Unterstützung von Endress+Hauser konnten wir der BASF die Funktionsgarantie für den kompletten Leistungsumfang, speziell für die eingesetzten DTMs geben“, so Baumeister. Die Entkopplung der Feldgeräteparametrierung erlaubt es zudem, ein Gerät bei laufender Anlage an den Bus anzuschließen, ohne vorher PLS-Engineering betreiben zu müssen. Sobald das Gerät angebunden ist, hat der Anwender Zugriff auf alle Funktionen und auf der Baustelle können Feldgeräte sowie Feldbus ohne PLS in Betrieb genommen werden. Das spart Zeit und Geld bei der Projektabwicklung.

Nach dieser Entscheidung für eine separate Feldgeräteparametrierung konnte es richtig zur Sache gehen. Bei einem umfassenden Systemtest, der ganz bewusst sehr kurz nach der Auftragsvergabe stattfand, musste die Profibus PA-Technologie zeigen, was sie kann, und nachweisen, dass sie alle Kundenanforderungen erfüllt. „Da es für die BASF das erste große Feldbusprojekt ist, stand ein systematischer Kompatibilitätstest aller Feldbusgeräte ganz klar auf der Agenda“, sagt Niedermayer. „Das Risiko, die Komponenten erst auf der Baustelle zusammenzuschalten, ist viel zu groß“, ergänzt Baumeister.

Auf Herz und Nieren geprüft

Bei diesem Applikationstest untersuchte Lang und Peitler mit seinem Kooperationspartner das Zusammenspiel jedes einzelnen Gerätes mit dem Prozessleitsystem und dem Konfigurationstool. Der Aufbau bestand aus 90 Profibus-Teilnehmern mit 20 verschiedenen Gerätetypen. Dabei waren die exakten Kabellängen aufgerollt und die Komponenten so angeordnet, wie sie später in der Anlage installiert werden. „Aus diesem Grund war die Busmessung hinsichtlich Dynamik und Performance absolut realistisch“, sagt Baumeister. Bei diesem Applikationstest wurde Profibus PA bis ins letzte Bit unter die Lupe genommen, jedes DTM gründlich geprüft und die Technologie für gut befunden. Das äußerst positive Testergebnis gab der BASF das notwendige Vertrauen in die moderne Feldbustechnik und ließ die Rückfallstrategie mit Remote I/O-Technik in der Schublade verschwinden.

Das aufwändige Procedere erfüllte noch einen anderen Zweck. Beim Kommunikationstest wurde zusätzlich bei jedem Gerät hinterfragt, welche Parameter für den Anlagenbetrieb im Sinne der vorbeugenden Instandhaltung einen Nutzen bringen. „Dabei ging es nicht darum, dass alle 1000 Geräte eine unnötige Meldung absetzen. Von der Vision, dass sich das Gerät meldet und sagt, in einer Woche bin ich kaputt, sind wir noch weit entfernt. Aber mit dem neuen Diagnosekonzept der Namur nähern wir uns langsam an“, meint Niedermayer. Ein Anfang ist gemacht, fürs Erste wird das Chemieunternehmen 17 der 1000 Messstellen mit dem Asset Management-Tool Condition Monitoring beobachten.

Dahinter steckt die Idee, eine Hit-Liste der kritischsten Messstellen herauszufiltern und zu prüfen, ob sich die erweiterten Diagnosemöglichkeiten sinnvoll umsetzen lassen. Bei einem positiven Fazit will das Chemieunternehmen die Anzahl der zu überwachenden Messstellen im Asset Management-System sukzessive erweitern. „Wir sehen darin den ersten Schritt in Richtung vorbeugende Instandhaltung“, erklärt Niedermayer.

Sparsame Technologie

Neu ist auch, dass die BASF beim größten Teil der Messstellen auf die klassische Mess- und Regeldokumentation verzichtet. Loop-Pläne existieren nur noch für die sicherheitsgerichteten Messstellen. Alle anderen sind lediglich in Form von Excel-Listen hinterlegt. Dieser deutlich reduzierte Dokumentationsaufwand bescherte den Ludwigshafenern erhebliche Einsparungen. „Dem geringeren Planungsaufwand stehen zwar etwas größere Anstrengungen bei der erstmaligen Projektierung gegenüber, aber netto gewinnen wir trotzdem“, so der BASF-Mann. Er geht davon aus, dass sich auch in der Loop Check-Phase und bei der Inbetriebnahme Kosten einsparen lassen. Genaue Zahlen werden wohl noch etwas auf sich warten lassen. Der ursprünglich sehr sportliche Zeitplan mit Fertigstellung im Jahr 2005 geriet durch ein anderes Projekt ins Wanken.

Denn das Gebäude, in das die neue Riechstoffanlage einziehen sollte, war noch nicht geräumt. So legte die BASF das Projekt notgedrungen für zehn Monate aufs Eis. Erst Anfang April dieses Jahres ging es weiter. Spätestens im Juli will Lang und Peitler mit der Inbetriebnahme des Prozessleitsystems starten. Die erste Teilanlage soll bereits Anfang nächsten Jahres produzieren. Die Fertigstellung aller vier Produktionsstraßen ist nun für das Frühjahr 2006 angedacht.

Doch eines steht auf jeden Fall jetzt schon fest: Profibus PA hat den Härtetest im Vorfeld der Inbetriebnahme mit Bravour gemeistert. „Ich war überrascht“, gibt Baumeister zu, „alles funktionierte reibungslos und ist denkbar einfach zu installieren. Plug und Play mit Profibus PA.

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