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Dezentrale Intelligenz

Modulare Automation für die Prozessindustrie ist gefragt

| Autor / Redakteur: Ulrich Hempen / Dr. Jörg Kempf

Dima-Architektur mit Konfigurations- (gestrichelte Linie) und Produktionskommunikation (durchgezogene Linie). Der Modullieferant projektiert einzelne Module, der Betreiber nutzt die jeweiligen Modulbeschreibungen (Module Type Package) im Integrationsengineering und projektiert die Gesamtanlage.
Dima-Architektur mit Konfigurations- (gestrichelte Linie) und Produktionskommunikation (durchgezogene Linie). Der Modullieferant projektiert einzelne Module, der Betreiber nutzt die jeweiligen Modulbeschreibungen (Module Type Package) im Integrationsengineering und projektiert die Gesamtanlage. (Bild: Wago)

In der Fertigungsindustrie gehören sie schon lange zum Standard – jetzt halten modulare Konzepte mehr und mehr Einzug in die Verfahrenstechnik. Um Anlagen in der Prozessindustrie modular realisieren zu können, muss auch die Automatisierungs-Architektur verändert werden. Gefragt sind modulare Lösungen mit dezentraler Intelligenz anstelle starrer Strukturen auf Basis zentraler Automatisierungssysteme.

Die Experten sind sich weitgehend einig: Die Prozessindustrie muss sich in ihren Anlagenstrukturen verändern, sodass sie den Anforderungen an höherer Flexibilität gerecht werden kann. In verschiedenen Projekten der Chemieindustrie wurden daher Konzepte entwickelt, verfahrenstechnische Anlagen modularer aufzubauen. Die so entstehenden verfahrenstechnischen Module beinhalten alle Komponenten, die für einen bestimmten verfahrenstechnischen Teilprozess nötig sind und lassen diesen weitgehend autark ablaufen.

Von dieser Modularität soll die Prozessindustrie dadurch profitieren, dass sich Anlagen oder Anlagenteile nach dem Lego-Prinzip zusammenstellen lassen. Neben einer höheren Produktionsflexibilität soll sich auch die Zeit zwischen Projektstart und Inbetriebnahme der Anlage deutlich verkürzen. Denn eine auf Modulen basierende Anlagenstruktur kann unter der Voraussetzung effizienter Engineeringmethoden und -werkzeuge in wesentlich kürzerer Zeit aufgebaut werden als eine zentralistische Anlagenstruktur.

Bereits gängige Praxis sind in manchen Bereichen der Verfahrenstechnik Package-Unit-Anlagen. Die Package-Unit enthält einen in sich verfahrenstechnisch abgeschlossenen Prozess, verfügt jedoch nur zum Teil über die dazu notwendige Automatisierung. Ebenfalls ist die Integration der Einheiten in die Gesamtanlage nach wie vor sehr aufwändig: Sie wird oftmals noch manuell geplant und durchgeführt. Insbesondere die Automatisierungstechnik bietet keine offenen, standardisierten Schnittstellen. Standardmäßig eingesetzte Prozessleitsysteme unterstützen den modularen Ansatz in der Regel bisher nur unzureichend und bieten keine offenen Schnittstellen.

Was empfiehlt die NE 148?

Die Namur hat darum Anforderungen, die aus dem Konzept der modularen Anlagen für die Automatisierungstechnik entstehen, in ihrer Empfehlung NE 148 definiert. Die Empfehlung beschreibt, wie die einzelnen Module zusammenarbeiten sollen und welche Rolle die Automatisierung dabei spielt.

In der modularen Automation ist es notwendig, dass ein Modul seinen Teilprozess vollständig autark abarbeitet. Dazu benötigt es eine eigene Automation. Zentrale Aufgabe dieser Automation ist es, alle internen Abläufe eines Moduls zu regeln, zu steuern und zu überwachen. Generell empfiehlt die NE 148, dass prozessnahe Funktionen in die Automation der Module integriert werden sollen, während übergeordnete Funktionen – beispielsweise eine Rezeptverwaltung – im zentralen Leitsystem ausgeführt werden sollten.

Was ist generelle Voraussetzung, damit das Konzept der modularen Automation funktioniert? Die Antwort finden Sie auf der nächsten Seite.

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