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Pneumatische Antriebe

Warum Automatisierung mit pneumatischen Antrieben wirtschaftlich und innovativ ist

| Autor/ Redakteur: Dr.-Ing. Wolfgang Rieger / Jörg Kempf

In der kommunalen Wasserwirtschaft ist es üblich, nach vertrautem Stand der Technik zu planen. Das führt dazu, dass bei Neuanlagen oder Sanierungen die elektrische Antriebstechnik stark im Fokus steht. Eine Antriebs- und Automatisierungslösung auf Basis Pneumatik stellt dabei im Hinblick auf Wirtschaftlichkeit und Technik eine interessante Alternative dar.

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Sie wollen Kosten sparen? Pneumatische Antriebe sind in puncto Energieeffizienz wettbewerbsfähig.
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(Bild: ©Mopic - stock.adobe.com, Festo, [M]-Sahlmüller)

Die Auswahl eines geeigneten Antriebssystems für Industriearmaturen stellt Planer und Betreiber häufig vor eine schwierige Entscheidung. Um pneumatische und elektrische Antriebstechnik angemessen vergleichen zu können, ist eine Abgrenzung der betrachteten Systeme nötig. Die Armatur ist nicht Teil des Systems, sie ist unabhängig vom gewählten Antriebskonzept. In der Automatisierungspyramide nach oben ist die Schnittstelle die Signalübertragung – die Feldbusschnittstelle. Die Elemente zur Energieversorgung sind Bestandteil des Vergleichs.

Bildergalerie

Automatisierungsstruktur mit pneumatischen Antrieben

Abb. 1 (siehe Bildergalerie) zeigt die Automatisierungsstruktur mit pneumatischen Antrieben in Kombination mit Ventilinseln als zentralem Element. In Abhängigkeit vom Umfang einer Anlage umfasst die Automatisierung ein Prozessleitsystem (PLS) oder die Visualisierung, die SPS-Ebene sowie die Feldebene. Das Prozessleitsystem und die SPS-Ebene werden über Ethernet verbunden, SPS und Feldgeräte über parallele Datenübertragung oder Feldbus (seriell). Moderne Automatisierungslösungen werden heute mit Feldbussystemen zur Kommunikation in der Feldebene realisiert. Das gilt für alle Armaturen, Pumpen, Gebläse oder Messgeräte, die an eine SPS angeschlossen werden. Auch eine Anbindung an das Intranet zur werkübergreifenden Kommunikation ist einfach realisierbar.

In der Regel werden heute dezentrale und zunehmend modulare Strukturen aufgebaut, wobei die Intelligenz von der zentralen SPS in die Feldebene verlagert wird. Festo entspricht diesem Trend durch den Einsatz pneumatischer Ventilinseln ohne oder mit integrierter Steuerung.

Die Ventilinsel stellt die Verbindung her zwischen den pneumatisch betätigten Armaturen und den Endlagenschaltern, den Messgeräten und der Steuerungs- bzw. Prozessleitebene. Für die Platzierung der Ventilinsel im Feld gelten zwei Kriterien: möglichst nahe an den Armaturen für kurze Verbindungen (Schläuche und Kabel) und die Zusammenfassung der Armaturen zu sinnvollen Gruppen die über die Ventilinsel angesteuert werden.

Die Ventilinsel hat einen pneumatischen (MPA) und einen elektrischen Teil (CPX-Terminal). Beide Teile lassen sich mit vielen Bausteinen flexibel konfigurieren. Für die Elektrik stehen digitale und analoge Ein- und Ausgangsmodule zur Verfügung. Der pneumatische Teil besteht aus verschiedenen Magnetventilfunktionen und Durchflussmengen. Der modulare Aufbau gewährleistet die optimale Anpassung an das Anlagenkonzept in allen Bereichen eines Wasserwerks oder einer Kläranlage.

Die Vorteile dieser Automatisierungslösung sind:

  • deutliche Einsparung für die Installation,
  • mehr Transparenz auf den einzelnen Ebenen,
  • durchgängiges Konzept mit wenig Schnittstellen,
  • schnelle Inbetriebnahme und Fehlerbeseitigung,
  • Zusammenführen der Stellglieder auf der Ventilinsel,
  • einfache Erweiterbarkeit.

Die pneumatischen Antriebe arbeiten mit Druckluft, die durch einen Kompressor erzeugt wird. Bestandteile der Drucklufterzeugung sind immer ein Trockner und ein Druckspeicher. Druckluft als zweite Energieform auf der Anlage ist einfach in der Handhabung und kostengünstig speicherbar für Fail-Safe-Funktionen bei Stromausfall.

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