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MSR/Automatisierung Migration ohne Stillstand

Redakteur: Redaktion PROCESS

Herausforderung: Prozessleitsysteme bei laufender Produktion austauschen. Nach vielen Jahren relativer Ruhe ist nun wieder Bewegung in den Prozessleittechnikmarkt gekommen. Getrieben durch den scharfen Wettbewerb am globalen Markt und der Tatsache, dass die Klassiker unter den Prozessleitsystemen in die Jahre gekommen sind, werden von vielen Betreibern alternative Lösungen nachgefragt. Dabei ist die Migration ohne Beeinträchtigung der gesamten Produktion oftmals die wichtigste Forderung, wie die nachfolgend beschriebenen Projekte zeigen.

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( Archiv: Vogel Business Media )

Herausforderung: Prozessleitsysteme bei laufender Produktion austauschen

Nach vielen Jahren relativer Ruhe ist nun wieder Bewegung in den Prozessleittechnikmarkt gekommen. Getrieben durch den scharfen Wettbewerb am globalen Markt und der Tatsache, dass die Klassiker unter den Prozessleitsystemen in die Jahre gekommen sind, werden von vielen Betreibern alternative Lösungen nachgefragt. Dabei ist die Migration ohne Beeinträchtigung der gesamten Produktion oftmals die wichtigste Forderung, wie die nachfolgend beschriebenen Projekte zeigen.

Die Migration neuer Prozessleittechnik ohne Betriebsunterbrechung in der Faserproduktion, so kurz und knapp lautete der Auftrag von Lenzing, einem marktführenden Unternehmen im Bereich Cellulosefasertechnologie. Die Unternehmensgruppe stellt im oberösterreichischen Lenzing überwiegend Fasern her, die aus Cellulose gewonnen werden. Am Standort in Lenzing ist die weltweit größte integrierte Zellstoff- und Viscosefaserproduktion, die ständig modernisiert wird.

Eine besondere Herausforderung dabei ist die Umstellung der Prozessleittechnik auf den neuesten Stand der Technik. Die Anforderung: Änderungen und Adaptionen sollten ohne Anlagenstillstand vorgenommen werden, auch bei integrierter Produktion und bei Anlagenteilen, die voneinander unabhängig sind.

Auftragnehmer wurde das Tochterunternehmen Lenzing Technik Automation. Das Unternehmen ist herstellerunabhängiger Anbieter von Automatisierungslösungen, Antriebstechnik und Kommunikationstechnik. Als neues Prozessleitsystem wurde Aprol von B&R ausgewählt. Der ursprüngliche Ansatz, die bestehende I/O-Ebene über Profibus DP in eine neu zu schaffende Leitebene einzubinden, wurde verworfen, da die erzielten Updatezyklen die strengen Anforderungen bei Lenzing nicht erfüllten.

Der offene Standard Feldbus Ethernet Powerlink mit Updatezyklen ab 0,2 ms für die I/O-Ebene und Controller mit der Möglichkeit, die Ein- und Ausgänge tasksynchron zu aktualisieren, waren die optimale Lösung für diese Problemstellung, da damit auch die bestehende I/O-Ebene mit unerwartet hoher Performance kostengünstig und langfristig integriert werden konnte. Der Investitionsschutz bei dieser Echtzeit-Ethernet-Powerlink-Lösung ist aufgrund der Tatsache, dass ausschließlich Standard-Ethernet-Komponenten zum Einsatz kommen mit großer Sicherheit gegeben.

Die erforderliche Ethernet Powerlink-Firmware zur Ankopplung der bestehenden I/Os wurde von Lenzing Technik Automation in enger Zusammenarbeit mit B&R entwickelt. In Aprol erfolgte die Integration in der Form, dass alle I/O wie systemeigene Variablen im Controller zur Verfügung stehen. Die Integration der bestehenden Hardware durch eine Ethernet Powerlink-Anbindung ermöglichte, dass bei Bedarf der gesamte Bestand an Controllern, I/Os und Verkabelung weiter bestehen bleiben konnte.

Somit war der Weg frei für einen sukzessiven Austausch der alten Hardware bei Teilanlagen - eben zum bestmöglichen Zeitpunkt. Neben dem Vorteil, ohne großes Risiko den Austausch von Automatisierungskomponenten durchführen zu können, besteht die Möglichkeit nach eigenem Ermessen den Zeitpunkt für eine vollständige Systemerneuerung zu bestimmen, da der tatsächliche „End of Life Cycle“ der Bestandshardware nicht wirklich exakt vorausgesagt werden kann.

Eine ausreichend hohe Verfügbarkeit der Anlage kann mittels Ersatz durch neue I/O-Hardware jederzeit kurzfristig wieder hergestellt werden. Dieses Problem lösten die Ingenieure mit einem Parallelbetrieb, um auch bei ungeplanten Ereignissen hundertprozentig betriebsbereit zu sein. Da auch dann unerwartete Ereignisse jede noch so professionellste Arbeit zum Scheitern bringen kann, wurden die Migrationstätigkeiten durch vorübergehenden Parallelbetrieb des Leitsystems zu 100 Prozent abgesichert.

Somit ist ein sicherer Betrieb der Anlagen bei Lenzing für das nächste Jahrzehnt mit dem Prozessleitsystem Aprol gewährleistet. Einige der betroffenen Anlagen sind bereits seit vielen Monaten in Betrieb. Es werden derzeit weitere Anlagen umgestellt, wobei hier geplante Stillstände von Teilanlagen oder Anlagen genutzt werden, um die Produktion nicht zu beeinträchtigen.

Migration führt zu Folgeaufträgen

Durch die erfolgreiche Migration bei Lenzing wurde im Verlauf des Projekts der Verantwortliche bei der Salinen Austria in Ebensee aufmerksam, da das dort in der Primärproduktion vorhandene Prozessleitsystem Contronic-P von ABB nicht weiter betrieben werden sollte und nun ebenfalls eine Migration ohne größere Betriebsunterbrechung erforderlich wurde. B&R hat den Auftrag für die Migration des Contronic-P Systems erhalten und beauftragt aufgrund der guten Erfahrungen nun die Lenzing Technik Automation mit dem Projektengineering und der gesamten Projektausführung.

Das Vorhaben umfasst einen mehrstufigen Reinigungsprozess, den Verdampferbereich mit drei Verdampfern (Thermokompressionsverfahren), Zentrifugen, Bandtrockenanlagen und Abfüllanlagen. Lagermöglichkeit bestehen für etwa 200 000 Tonnen. Die tägliche Produktion beträgt 2400 Tonnen (fast 28 kg pro Sekunde). Bei der Produktionsmenge wurde klar, dass die Umstellung auf das neue Aprol-Prozessleitsystem nur in mehreren Schritten erfolgen konnte. Aufgrund der engen Raumsituation der Bestandsanlage mussten alle neuen Controller und I/Os in den bestehenden Schränken untergebracht werden.

Dies wäre aufgrund der Packungsdichte der neuen Bauteile kein Problem, wenn nicht zusätzlich die Forderung bestanden hätte, dass alle Arbeiten so ausgeführt werden müssen, dass innerhalb von drei Stunden ein Rückbau auf das alte System noch möglich ist. Mit dem Proclip-Verdrahtungssystem von Gogatec wurde die Lösung gefunden. Es konnten somit etwa ein Drittel Einbauvolumen eingespart und thermische Probleme durch Wärmestau der Controller und I/Os verhindert werden.

Die fünf Umbauschritte wurden alle im ersten Anlauf durchgeführt, ein Rückbau war glücklicherweise zu keinem Zeitpunkt erforderlich. Dank der Arbeit des Ingenieur-Teams von Lenzing Technik Automation wurden auch „heiße“ Themen, wie unzureichende oder fehlende Dokumentation des bestehenden Prozessleitsystems nicht zum Stolperstein, sondern stellten für die Experten nur eine - wenn manchmal auch große - Herausforderung dar. Fazit des Anlagenbetreibers: Ein sicherer Betrieb ist mit dem neuen Prozessleitsystem für das nächste Jahrzehnt gewährleistet.

Durch den Abschluss der Migration in der Primärproduktion Ebensee bestätigt, erfolgte nun auch die Entscheidung für die Migration der Leittechnik in den drei Salzlagerstätten der Salinen Austria durch B&R. Das dort vorhandene System AEG-Modicon wird durch Aprol-Systeme mit etwa 50 Controllern ersetzt, die Inbetriebnahme soll Mitte 2006 erfolgen. Von Vorteil: Synergieeffekte werden erreicht, da für das Prozessleitsystem Controller mit gleicher Architektur für unterschiedliche Anwendungen verfügbar sind. Dadurch können Einsparungen beim Engineering, Wartung und Instandhaltung sowie eine Reduzierung der Ersatzteillagerung erreicht werden.

Einen entscheidenden Pluspunkt für dieses Leitsystem sieht Siegfried Haslauer, verantwortlicher Teamleiter MSR von Salinen Austria: „Besonders wichtig war uns, dass B&R eine Bibliothek zur Verfügung stellen konnte, die sowohl auf Steuerungen mit hoher als auch mit niedriger CPU-Leistung lauffähig ist. Wir können durch das so erreichte, einheitliche Handling unsere Wartungs- und Instandhaltungsteams äußert flexibel und über alle Standorte hinweg einsetzen.“

Stefan Winkelbauer, Assistent der Werksleitung bei Salinen Austria: „Bereits kurz vor Abschluss der aktuellen Modernisierungsphase zeichnete sich ab, dass die neue Anlage nicht nur die hochgesteckten Ziele erfüllt, sondern wegen der erreichten höheren Verfolgbarkeit und Transparenz auch eine weitere Optimierung des Prozesses bzw. der Anlage in greifbare Nähe gerückt ist.“

Fazit: Bei allen Projekten hat sich gezeigt, dass hoher Kenntnisstand über das zu ersetzende System sowie adäquate Tools für Datenkonvertierung und Aufbereitung erforderlich sind, um sicher und schnell eine Neukonfiguration zu erstellen. Es sollte jedoch seitens der Betreiber auch die Frage aufgeworfen werden, ob nicht im Zuge der Migration auch ein Aussortieren alter Software-Bestandteile erfolgen sollte. Wird dies nicht im Zuge der Migration getan, so werden diese „Sotware-Leichen“ wohl über eine weitere Systemlebensdauer im System verbleiben.

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