Pumpen gehen online

10.01.2007Redakteur: Dr. Jörg Kempf

Pumpen sind ein Spiegel der Prozessrealität. Wechselnde Drücke, Medien und Temperaturen bekommen sie hautnah mit. Dennoch werden die meisten Pumpen mehr oder weniger blind gefahren und die brachliegenden Informationen werden nicht genutzt. Dies soll nun anders werden.

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VDMA e.V. Pumpen + Systeme

„Pumpenstörungen bilden eine der Hauptursachen für Anlagenstillstände“, macht Jochen Müller, Senior Consultant bei Leikon, Herzogenrath, deutlich. „Fördern ist eine wichtige Grundoperation in einer verfahrenstechnischen Anlage. Ihre Zuverlässigkeit hat direkten Einfluss auf die Anlagenverfügbarkeit.“ Doch dies ist nicht der einzige Grund, warum Pumpen und die Informationen, die man von ihnen erhalten könnte, so interessant für einen reibungslosen Prozessablauf sind. Pumpen wie auch andere rotierende Aggregate (z.B. Mischer) sind ein Fenster zum Prozess und eine wichtige Quelle für zusätzliche Informationen über den aktuellen Prozesszustand (z.B. Durchfluss, Temperatur, Dichte).

„Die Einbindung von Pumpeninformationen in die Prozessführung, in Applikationen des anlagennahen Asset Managements und des Energiemanagements eröffnen ein großes Potenzial für eine verbesserte Instandhaltung sowie generell für eine wirtschaftlichere Anlagenfahrweise“, ist Müller überzeugt. „Aufgrund der großen Anzahl installierter Aggregate und der daraus resultierenden hohen Kapitalbindung stellt die Gesamtheit des Rotating Equipments ein wesentliches Anlagen-Asset dar“.

Verschenktes Potenzial

Die Realität ist jedoch eine andere. So werden schätzungsweise allein am Ludwigshafener BASF-Standort 35 000 Pumpen blind gefahren. Und auch in den anderen Chemiestandorten werden nur wenige Großaggregate kontinuierlich überwacht. „In der Regel ist der Betrieb von Standardchemiepumpen ausfallorientiert“, erklärt Michael Gote, BASF. „Damit fehlt im Normalbetrieb die aktuelle Sicht auf den Pumpenzustand.“ Neben der Einbindung von Pumpeninformationen in die Prozessführung ist insbesondere die Verfügbarkeit von standardisierter Information für Applikationen des anlagennahen Asset Managements von großer Bedeutung.

Das Wissen um den Verschleißzustand, der mithilfe von standardisierten Zustandsinformationen beschrieben wird, eröffnet ein großes Potenzial etwa für eine verbesserte Instandhaltung sowie generell für eine Prozess- und Anlagenoptimierung. „Auch dem Thema Energieeffizienz wird man mit detaillierteren Informationen besser gerecht“, erklärt Friedrich Klütsch vom Fachverband Pumpen und Systeme im VDMA (Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau).

Allgemeine Standardisierung von Pumpeninformationen fehlte bisher

Kommunikationsfähige Pumpen sind daher für die Prozessleittechnik von besonderem Interesse. Trotz dem Vordringen der Feldbustechnik fehlte jedoch bislang immer ein entscheidendes Element – eine allgemeine Standardisierung von Pumpeninformationen unabhängig vom Pumpentyp (z.B. Flüssigkeits- oder Vakuumpumpen) und vom eingesetzten Feldbus. Innerhalb der VDMA-Fachverbände Pumpen + Systeme sowie Kompressoren, Druckluft- und Vakuumtechnik, hier insbesondere der Fachabteilung Vakuumtechnik, hat man daher im Frühjahr 2005 begonnen, zunächst ein allgemeines applikationsübergreifendes und kommunikationsunabhängiges Geräteprofil für Pumpen zu erstellen. Ein solches Geräteprofil definiert die funktionale Gerätearchitektur, das Verhalten, die Struktur und Bedeutung der Geräteparameter. Die Parameter werden mit Attributen, z.B. Name, Beschreibung, Datentyp, Wertebereich, Zugriffsrechte, Objektklasse, Defaultwert usw. beschrieben. Damit soll dem industriellen Betreiber die Möglichkeit erschlossen werden, in Zukunft alle installierten Geräte eines Standortes über dieses Geräteprofil ansteuern zu können. „Damit ist auch eine grundlegende Anforderung der Betreiber hinsichtlich einer herstellerunabhängigen Austauschbarkeit von Komponenten gewährleistet“, erklärt Klütsch. Gemeinsam mit der Namur (hier der AK 4.13 Asset Management) und der Profibusnutzerorganisation (PNO) wurde das Projekt energisch voran getrieben.

So wurden die Wünsche der Anwender (vertreten durch die Namur) an kommunikationsfähige Pumpen, etwa aus der NE 107 und NE 91, berücksichtigt. Eine wesentliche Anforderung bestand zudem in der konfigurierbaren Abbildung von Zustandsinformation und der elektronischen Lesbarkeit (XML-Dateien). Zusammengefasst lauteten die Forderungen:

standardisierte aussagekräftige Statusinformationen (drei bis vier Signale);

einheitliche Fehlerbeschreibung für ähnliche Equipment-Typen;

standardisierte Equipment-Attribute und Parameter-Sätze;

standardisierte Interface-Beschreibungen;

standardisierte HMIs;

standardisierte Engineering-Tools;

Interoperabilität;

Herstellerunabhängigkeit, offene Standards.

Hoher Anspruch an das Geräteprofil

Trotz oder gerade wegen des hohen Anspruchs verlief die Zusammenarbeit zwischen Verbänden, Industrie und Anwender reibungslos. Bis zum Frühjahr 2007 wird das Geräteprofil auf der Profibus-Ebene abgeschlossen sein. „Gegenwärtig umfasst das Allgemeine Geräteprofil einen sogenannte Generischen Teil (Teil 1) sowie Spezifizierungen für Vakuumpumpen (Teil 2) und Kreiselpumpen (Teil 3). In weiteren Teilen könnten dann beispielsweise die oszillierenden oder rotierenden Verdrängerpumpen berücksichtigt werden“, gibt Klütsch die Zielrichtung vor.

Das Geräteprofil standardisiert neben grundlegenden Funktionen von Pumpen (Identifikation, Ansteuerung, Regelung, verschiedene Messungen, etc.) umfangreiche Zustandsinformationen, für deren Überwachung. Im Einzelnen sind dies beispielsweise unzulässige Vibration, Lagerschäden, Ausrichtungsfehler, Kavitation, Strömungsabriss, Trockenlauf, Blockade, ein unzulässiger Gas- oder Feststoffanteil, unzulässige Viskosität, Temperatur, Fluss oder Druck, Überlast, Teillast, Temperaturfehler, Überwachung von Betriebsmitteln oder TimeOuts.

Ausblick

Derzeit finden auf Basis des VDMA-Geräteprofils Standardisierungsarbeiten zur Umsetzung des Geräteprofils für Pumpen an Profibus DP und Profinet IO statt. Ziel ist die Realisierung einer bezüglich ihrer Informations- und Kommunikationsschnittstelle standardisierten Komponente, die homogen in den Verbund mit anderen Feldgeräten z.B. an einem Profibus DP-Segment eingegliedert ist.

Auch die internationale Zielvorgabe steht: „Die Beteiligten haben die Intention, nach der Etablierung des Pumpenprofils in Deutschland, die Spezifikation in eine ISO-Norm zu überführen“, nennt Klütsch die weiteren Schritte. Und noch ein Schritt ist geplant – die Übertragung dieses Profils auch auf andere Maschinentypen in der Prozesstechnik, beispielsweise Rührwerke. „Es macht keinen Sinn, Pumpen feldbusfähig zu machen und andere rotierende Komponenten nicht“, hält Klütsch abschließend fest.

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