Regelanwendungen mit Stellungsregler Komplettpaket setzt funktionale Sicherheit bei Stellungsreglern auf neue Gleise

In Zusammenarbeit mit führenden Chemieunternehmen hat Festo neue Lösungen für die Automatisierung von Armaturen entwickelt. Ein Komplettpaket aus Antrieb und Stellungsregler sowie ein neues modulares Konzept zur Anbindung weiterer Funktionsbausteine an Stellgeräte setzt die funktionale Sicherheit bei Stellungsreglern auf völlig neue Gleise.

Dosieren, Mischen, Abfüllen – der Anteil der Regelanwendungen in den Prozessindustrien steigt stetig und verlangt nach leistungsfähigen Stellungsreglern für Prozessventile. Für den zuverlässigen Betrieb sind umfangreiche Diagnosemöglichkeiten wie beispielsweise ein druckgestützter Partial Stroke-Test heutzutage unerlässlich. Dazu kommt die Forderung nach effizienteren und umweltgerechteren Installationskonzepten. Die lange Laufzeit der Anlagen, gepaart mit den teilweise harschen Umgebungsbedingungen stellen eine große Herausforderung an die installierte Basis dar. Diese spiegeln sich wider durch Leckagen nach außen – an den Verbindungsstellen zu den Feldgeräten – und erschwerte Wartungsarbeiten durch nicht anforderungsgerechten Gebrauch der Zubehörteile.

Mit dem neu entwickelten 2-Leiter-Stellungsregler Typ CMSH mit der genormten Schnittstelle nach VDI/VDE 3847-2 beschreitet Festo einen neuartigen Weg der funktionalen Sicherheit. Damit beginnt eine neue Ära für erhöhte Anlagenverfügbarkeit und Prozesssicherheit mit integrierter Selbstüberwachung und Diagnose an Bord.

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Funktionsfähigkeit vollumfänglich im Blick

Der CMSH prüft kontinuierlich die integrierte Elektronik, Sensorik und das pneumatische Stellsystem. Damit hat der Anwender stets im Blick, ob das System in vollem Umfang funktionsfähig ist. Dies ermöglichen zahlreiche Standard-Diagnosemöglichkeiten, z.B. Positionsüberwachung und Zähler für Hübe oder Drehbewegungen. Integrierte Drucksensoren ermöglichen zudem intelligente Diagnosefunktionen wie die ständige Überwachung des Losbrechdrucks einer Armatur, der Druckluftversorgung sowie des Antriebskammerdrucks und auch die Erkennung von Leckagen.

Eine Funktionalität, die nicht fehlen darf, ist der Partial Stroke Test für Sicherheitsabsperrventile und Auf-/Zu-Armaturen. Dieser wird über Drucksensoren überwacht und ausgewertet. Ein zweiter Mikrocontroller ermöglicht eine völlig neue Art der intelligenten Sicherheitsabschaltung einer Armatur gemäß IEC 61508. Der Stellungsregler ist für SIL2-Anwendungen geeignet und bei entsprechender Architektur für SIL3 Kreise einsetzbar.

Bei traditionellen Anwendungen wird zwischen Antrieb und Stellungsregler ein Magnetventil für das sichere Abschalten der Armatur verwendet. Diese Funktion ist im Festo-Stellungsregler über einen zweiten, unabhängigen Mikrocontroller integriert (siehe Schaltbild in der Bildergalerie). Dadurch können die Anzahl der Komponenten im Feld reduziert und Leckagen minimiert werden, zudem bringen sie einen monetären Vorteil: Die Kosteneinsparung bei den Komponenten beträgt bis zu 30 Prozent bei vergleichbaren Anwendungen.

Bedienung lokal, per Fernzugriff oder beides

Sowohl für die Inbetriebnahme, das Abrufen von Informationen im laufenden Betrieb als auch für die Wartung und Diagnose hat der Anwender die Wahl zwischen folgenden Bedienmöglichkeiten:

• Vor-Ort direkt am Stellungsregler: Über das benutzerfreundliche und drehbare Display erhält der Anwender in jeder Einbaulage der Armatur Zugriff auf das intuitive Softwaremenü.

• Per Fernzugriff: Einbindung des Stellungsregler in das Leitsystem über EDD- oder FDT-basierte Übertragung. Die Übertragung der Information in übergelagerte Asset Management Tools liefert weitere Details aus dem Prozess und ermöglicht eine schnelle und vorausschauende Bestimmung des Wartungsbedarfs einer Armatur. Dadurch werden eine erhöhte Anlagenverfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit erreicht.

Der Stellungsregler CMSH ist für den Anbau an einfach- und doppeltwirkende Antriebe ausgelegt. Seine Einfachheit und sein modularer Aufbau erhöhen signifikant die Flexibilität und Funktionalität. Die Funktionen „einfach- oder doppelwirkend“ sowie „fail to close“, „fail to open“ und „fail in place“ werden über unterschiedliche pneumatische Anschlussplatten realisiert und sind mit wenigen Handgriffen an den Stellungsregler adaptierbar.

Durch die von Festo neu entwickelte Proportional-Ventiltechnik sowie das gesamte Stellsystem eröffnen sich völlig neue Möglichkeiten und Einsparpotenziale.

Die hohe Dynamik des Stellsystems ermöglicht zudem den Aufbau an kleine wie auch große pneumatische Antriebe mit einer sehr hohen Regelgüte. Dies ist einzigartig auf dem Markt. Weitere positive Nebeneffekte der neuartigen Proportionaltechnik sind reduzierte Energiekosten und der Wegfall von zusätzlichen Komponenten wie Drosseln, Schnellentlüftungsventilen, pneumatischen Boostern und Umkehrverstärkern.

Zero Leckage – oder verrohren Sie noch?

Um anspruchsvolle Regelanwendungen zu realisieren, musste der Anwender bisher viele Komponenten wie z.B. Stellungsregler, Volumenverstärker (Booster), Filterregler und je nach Bedarf ein Vorsteuerventil 1oo1 bzw. redundante Ausführungen von Steuerventilen 1oo2 unterschiedlicher Anbieter zu einer Gesamtlösung verrohren und zusammenbauen. Nachteile dieser Gesamtlösung sind die aufwändige Installation und Wartung. Eine Nachrüstung von weiteren Funktionen ist schwierig und fehleranfällig (u.a. falsche Verrohrung, Leckage). Festo bietet ein neuartiges Installationskonzept, das über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg besondere Vorteile und damit einhergehend hohe Kosteneinsparungspotenziale bietet: die pneumatischen Erweiterungsmodule VTOP. Deren modularer Aufbau mit patentierter integrierter Luftführung sowie die Schnittstelle zum Stellungsregler und dem Steuerventil nach VDI/VDE 3847-1/2 ermöglicht die individuelle Zusammenstellung der einzelnen Bausteine angepasst an die hohen Anforderungen in der chemischen Industrie. Mit der Kombination aus dem Schwenkantrieb DFPD-C und dem Stellungsregler CMSH erhält der Anwender eine einzigartige Komplettlösung.

Der Stellungsregler CMSH und die Module von VTOP sind aufeinander abgestimmt. Es sind keine aufwändigen Einstellungen notwendig, ebenso ist keine fehleranfällige, externe Verrohrung erforderlich. Leckagen werden vermieden, und die Montage wird einfacher.

Einsparungen bei der Montage

Externe Verrohrungen sind sehr kostenaufwändig und benötigen viel Zeit bei der Installation. Auch beim Austausch der Komponenten oder bei Erweiterung der Peripherie entstehen hohe Kosten. Das Risiko etwaiger Leckagen wird durch dieses neue Konzept minimiert. Der Anwender spart sich dadurch 30 Prozent bei den Investitionskosten, und die Montagedauer kann sich um signifikante 80 Prozent reduzieren.

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