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Modulare Anlagen

So gelingt modulares Anlagendesign kinderleicht

| Autor / Redakteur: Oleg Makarov* / Dr. Jörg Kempf

Anlagenmodule können digital mit MTPs beschrieben werden. Der neue MTP-Designer unterstützt dies. Mit ihm laufen Anlagen- und MTP-Engineering parallel ab.
Anlagenmodule können digital mit MTPs beschrieben werden. Der neue MTP-Designer unterstützt dies. Mit ihm laufen Anlagen- und MTP-Engineering parallel ab. (Bild: Phoenix Contact)

Lieferanten von Prozessmodulen können sich einen Wettbewerbsvorteil verschaffen, wenn sie die automatisierungstechnische Integration ihrer Maschinen in die Gesamtanlage so leicht wie möglich machen. Mit MTPs wird dies vereinfacht. Eine neue Engineering-Plattform ermöglicht das Modellieren per Mausklick.

Modulbasierte Anlagen versprechen große Produktivitätsgewinne. Insbesondere in der Pharmaindustrie und Feinchemie erwarten sich viele Betreiber mehr Flexibilität durch den modularen Aufbau, der es gestattet, Anlagenteile schnell zusammenzustellen, in Betrieb zu nehmen und unproblematisch wiederzuverwenden. Daraus resultierende kürzere Projektlaufzeiten sollen die Markteinführung neuer Produkte beschleunigen.

In Labor- und Technikumsanlagen sind ebenfalls Bausteine wie Feedingmodule, Reaktoren und Separatoren zusammenzuschalten – und das bei einer Umkonzeptionierung der Versuchsanordnung immer wieder neu. Auch bisher schon sind Technikumsanlagen nach dem Upscaling des Prozesses, für dessen Entwicklung sie genutzt wurden, sozusagen als Gerätespender eingesetzt worden. Um einzelne Apparate und Geräte wiederzuverwenden, mussten die Anlagenprogrammierer jedoch in der Regel nahezu von null beginnen.

In all diesen Fällen ist es sinnvoll, die Anlagen von vorneherein als eine Kombination wieder nutzbarer automatisierter Module zu konzipieren. Damit wandert ein erheblicher Teil der Steuerungs- und Regelungsintelligenz vom Prozessleitsystem in die Module, die ihre Funktion als Dienst zur Verfügung stellen. Ein Reaktor inklusive einer Steuerung und der verschiedenen Messstellen, die für seinen Betrieb nötig sind, kann weitgehend komplett weiterverwendet werden.

Der Namur-Arbeitskreis 1.12 Module/Plug and Produce wird künftig den Rahmen vorgeben, wie die Automatisierungstechnik für derartige modulare Anlagen beschaffen sein sollte. Unter Mitwirkung des ZVEI und des VDMA soll die NE148 anwendbar werden. Bereits 2013 hat die Namur darin erörtert, welche Anforderungen an die Automatisierungstechnik durch die Modularisierung verfahrenstechnischer Anlagen bestehen. Insbesondere sind herstellerübergreifende Standards für die Modularisierung von Automatisierungssystemen erforderlich.

Als ein solcher Standard etabliert sich mehr und mehr MTP (Module Type Package), das Prozessmodule funktional beschreibt und ihre Einbindung in übergeordnete Automatisierungsplattformen der Gesamtanlage, z.B. Prozessleitsysteme, erleichtert. Ein solches MTP, also die digitale Beschreibung des Anlagenmoduls inklusive Visualisierung in Form eines Bedienbilds, vermeidet viel Engineering-Arbeit und reduziert somit die Investitionskosten für die Gesamtanlage deutlich. Zudem gilt es als Baustein für Industrie 4.0 in der Prozessindustrie.

Erste Modulbauer sammeln Erfahrung

Noch ist die Standardisierung des MTP-Ansatzes im Werden begriffen. Für eine größtmögliche Flexibilität beim Einsatz automatisierter Anlagenmodule müssen vor allem Schnittstellen und funktionale Gestaltung vereinheitlicht werden. Erste Modulbauer bieten schon MTPs an, wenngleich sich die Entwicklung noch im Projektstadium befindet. Auch diverse Automatisierungsteams in Chemie- und Pharmakonzernen sammeln zurzeit Erfahrung, zum Teil anhand selbst konzipierter Anlagenmodule. Im Technikum ist die Zusammenstellung von Anlagen aus Modulen ohnehin naheliegend. Die häufigen Modifizierungen werden erheblich vereinfacht, besonders, wenn sich die Entwickler ihrem eigentlichen Metier widmen können.

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Mit dem Modul-Engineering-Tool MTP-­Designer wird aus den R&I-Schemata der Verfahrenstechniker quasi auf Knopfdruck die MTP-Beschreibungsdatei generiert. Bislang ist das Angebot an MTP-Generatoren gering. Verfügbare Tools basieren auf dem Anlagen-Engineering in zwei Schritten. Der Modulhersteller projektiert das Modul und erzeugt das MTP. Im nächsten Schritt werden die MTPs vom Anlagenbetreiber integriert und im Anlagen-Engineering bei der Projektierung der Gesamtanlage genutzt.

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