Profinet-System Wie sich eine Gasbefüllungsanlage dank Profinet zuverlässig überwachen lässt

Autor / Redakteur: Dipl.-Ing. Robert Wilmes / Dr. Jörg Kempf

Beim Speichern und Transportieren von Propangas hat die Sicherheit höchste Priorität. Primagaz Nederland hat sich bei der Planung der Sicherheitsanlagen für das Hauptdepot im niederländischen Zutphen für ein wasserdichtes Profinet-System von Phoenix Contact entschieden.

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Ein wichtiges Geschäftsfeld von Primagaz ist das Befüllen von Gasflaschen für Endabnehmer. (Bild: Phoenix Contact)
Ein wichtiges Geschäftsfeld von Primagaz ist das Befüllen von Gasflaschen für Endabnehmer. (Bild: Phoenix Contact)

Primagaz ist einer der größten Propangas-Anbieter in den Niederlanden. Vom Hauptsitz in Zutphen fahren täglich zehn bis 20 Lkw zu den Standorten der Kunden, die über das ganze Land verteilt sind.

Betriebsleiter Hans Grotentraast berichtet: „Als eine von vier Speicher- und Umschlagstationen von Primagaz handelt es sich bei unserem Depot um die größte Befüllungsanlage in den Niederlanden. Das Gas wird in Tanklastern angeliefert und in drei großen Tanks mit je 200 Kubikmeter Fassungsvermögen gespeichert. Aus Sicherheitsgründen sind die Tanks im Erdboden vergraben und von einer Schutzschicht mit Spezialsand umgeben. Aus den Tanks wird das Gas dann in fünf bis 33 Kilogramm schwere Flaschen umgefüllt, die per Lkw zu den Endabnehmern befördert werden.“

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Primagaz nutzt den Standort Zutphen jedoch nicht nur als Speicher- und Umschlagplatz. Als weitere Dienstleistung bietet das Unternehmen das Öffnen und Zertifizieren von Gastanks an. Die Kundenstruktur von Primagaz setzt sich aus Erholungseinrichtungen, Industrieunternehmen, landwirtschaftlichen Betrieben und privaten Abnehmern zusammen. Um auf dem gesamten Gelände für die notwendige Sicherheit zu sorgen, hat der Systemintegrator Clearvision eine Lösung realisiert, mit der verschiedene Bereiche überwacht werden können.

Umfangreiche Schutzeinrichtungen

Henk Theunissen zeichnet bei Clearvision für die Entwicklung und Installation des Sys-tems verantwortlich. Er erzählt: „Das Sicherheits- und Management-Konzept ist auf Basis unserer Plattform Sky Walker umgesetzt worden, die der Verwaltung von Sicherheit im weitesten Sinne dient. Als wichtigste Funktion schützt die Lösung die Grenzen des Geländes. Neben den üblichen Zäunen wurden große Lichtanlagen montiert, welche das Eindringen unbefugter Personen an allen Grundstücksgrenzen unterbinden sollen. Außerdem wird der Zugang zum Grundstück mit einem Kamerasystem gesichert und überwacht.“

Darüber hinaus gibt es ein Not-Stopp-System als Schutzeinrichtung für das gelagerte Gas, das in die Gesamtlösung integriert ist. Dazu sind an 20 Orten auf dem Gelände Not-Aus-Schalter verbaut, über die die komplette Anlage stillgesetzt werden kann. Betätigen die Mitarbeiter einen der Not-Aus-Schalter, reagiert das System mit mehreren Maßnahmen.

Beispielsweise wird die Steuerspannung abgeschaltet, die Signalleuchten gehen an, und Löschwasser wird bereitgestellt. Ferner hat Clearvision eine Gaserkennung mit unterschiedlichen Alarmstufen konzipiert: Tritt Gas aus, erfolgt zunächst lediglich eine Signalisierung. Dann werden Sicherheitsmaßnahmen und in der nächsten Stufe eine Flammenerkennung eingeleitet. Ist die höchste Alarmstufe erreicht, aktiviert sich das Brandmeldesystem mit Brandmeldern auf dem Grundstück. Die Lösung verarbeitet auch technische Meldungen, beispielsweise Störungsmeldungen von Kesseln oder Kompressoren.

Parallele TCP/IP-Kommunikation

Theunissen erläutert: „Über das Sicherheits- und Management-System werden alle Einzelsysteme eingebunden und grafisch visualisiert. Die Plattform besteht aus einem Server und zwei Arbeitsplätzen. Als Grundlage der Kommunikationslösung fungiert ein Profinet-Netzwerk auf Basis von Glasfaser-Leitungen. An das Netzwerk ist eine Profinet-Steuerung ILC 330 PN von Phoenix Contact angeschlossen, die mit mehreren an den Steuer- und Überwachungspositionen installierten Remote-I/O-Stationen Daten austauscht.“

Die Überwachungskameras leiten ihre Daten ebenfalls via Profinet weiter. Hierbei handelt es sich um leistungsstarke Modelle, die automatisch auf den Ort ausgerichtet werden, an dem die Sensoren des Einbruchs-Erkennungssystems potenzielle Probleme detektieren. Im Fall eines unbefugten Eindringens wird diese Stelle automatisch ausgeleuchtet, um den Einbrecher möglichst gut visuell erfassen zu können.

Die Lösung von Clearvision basiert auf einem eigensicheren System, das Unterbrechungen sofort signalisiert. Profinet bietet die dafür notwendige Zuverlässigkeit, weshalb man sich für den Echtzeit-Ethernet-Standard entschieden hat. Henk Theunissen erklärt: „Über das Profinet-Netzwerk können zudem TCP/IP-Signale weitergeleitet werden. Diese Möglichkeit nutzen wir für die Kommunikation mit den Kameras, dem Zugangs-Sicherungssystem und der Profinet-Steuerung ILC 330 PN.“

Das Sicherheits- und Management-Konzept ist seit November 2009 in Betrieb, wobei die Vorgänger-Anlage innerhalb von zwei Tagen umgerüstet wurde. Theunissen: „Wir haben die Lösung einen Tag lang getestet. Nach einigen kleineren Änderungen sind nun sämtliche Anforderungen von Primagaz erfüllt.

Mit dem Sicherheits- und Management-Konzept überwacht Primagaz jetzt auch mehrere Depots zentral von Zutphen. Dazu gehören die Stationen in Venray, Tilburg und auf Texel. Diese sind ebenfalls mit einer Profinet-Steuerung ILC 330 PN ausgerüstet. Die Kommunikation mit Zutphen erfolgt über eine Internet-Verbindung, wobei Security Appliances FL MGuard RS VPN zum Schutz vor unbefugten Zugriffen eingesetzt werden.“

Hochkommunikative Technik

Mit dem Inline-Controller ILC 330 PN setzt Primagaz eine Steuerung der 300er-Leistungsklasse von Phoenix Contact ein, die auf die hohen Performance-Anforderungen komplexer Applikationen optimiert ist. Das Gerät zeichnet sich durch eine Bearbeitungsgeschwindigkeit von 11 µs für 1 kBit-Anweisungen aus. Benötigt der Anwender mehr als die integrierten zwölf Eingänge und vier Ausgänge, kann er die Steuerung flexibel um die erforderlichen Standard- und Funktionsklemmen aus dem Inline-Baukasten erweitern.

Aufgrund der implementierten Profinet-IO-Controller und -Device-Funktion arbeitet der ILC 330 PN je nach Bedarf entweder als überlagerte Profinet-SPS in einem Profinet-Netzwerk. Darüber hinaus lässt er sich von einer überlagerten Profinet-fähigen Steuerung als Profinet-IO-Device ansprechen.

Das Gerät unterstützt ferner zahlreiche IT-Standards. Über den in die SPS eingebauten FTP-Server können beispielsweise beliebige Dateien – wie Rezepturen oder der aktuelle Source-Code – im Flash-File-System der Steuerung abgelegt oder hochgeladen werden. Der ebenfalls integrierte OPC-Server stellt die Daten aus dem SPS-Programm für konventionelle Visualisierungssysteme wie Visu+ bereit.

Via SMTP werden E-Mails direkt aus dem Programm über einen Funktionsbaustein verschickt. SNMP-Dienste binden den ILC 330 PN in das Management des Ethernet-Netzwerks ein, während die Echtzeituhr der SPS per SNTP mit einem Zeit-Server synchronisiert wird. Zudem sind spezielle Funktionsbausteine erhältlich, die den Datenaustausch zwischen dem Steuerungsprogramm und einer SQL-/mySQL-Datenbank ermöglichen. Und schließlich stellt der eingebaute Webserver auf der SPS kostenlos eine Homepage zur Verfügung, deren Seiten mit der Software WebVisit erstellt und über Daten an das Steuerungsprogramm gekoppelt werden können.

Hohe Zuverlässigkeit

Primagaz-Betriebsleiter Hans Grotentraast zeigt sich von der Profinet-basierten Lösung begeistert: „Das System ist benutzerfreundlich und übersichtlich aufgebaut. Im Vergleich mit der bisherigen Lösung werden nun sämtliche Informationen in einem hohen Detaillierungsgrad dargestellt. Außerdem geben uns die Kameras einen kontinuierlichen Überblick über das Geschehen auf dem Gelände, beispielsweise das Be- und Entladen der Lkw. Damit lässt sich überprüfen, ob sich die Fahrer an die festgelegten Regeln halten.“

Des Weiteren erweist sich das neue System gegenüber dem alten Ansatz als deutlich zuverlässiger. Das ist wichtig, denn im Fall eines Alarms muss das Sicherungs- und Management-Konzept fehlerfrei funktionieren. Vor diesem Hintergrund hat sich Primagaz für ein eigensicheres Not-Aus-System entschieden. Den Mitarbeitern des Sicherheitsdienstes liegt ferner Bildmaterial vor, um Diebstähle schneller aufzuklären und Schwachstellen zu eliminieren. Im nächsten Automatisierungsschritt wird die Überwachung auf das Internet ausgedehnt. Wenn diese Stufe umgesetzt ist, können die Mitarbeiter die Lösung ortsunabhängig nutzen.

Henk Theunissen ergänzt: „Profinet ist auf die Bedürfnisse industrieller Anwender optimiert und daher besonders zuverlässig. Zudem zeigt sich der Ethernet-Standard als kompatibel zu unserem GBS-Management-System auf Basis von Lotus. Und es können andere Lösungen, beispielsweise Wiegesys-teme, an die zentrale Steuerung und Überwachung angekoppelt werden.“

Bei Unfällen lassen sich alle Katastrophenpläne abrufen. Primagaz kann mit der Lösung Ausweise ausstellen sowie prüfen, ob ein Antragsteller bereits früher abgewiesen wurde sowie sämtliche Aufnahmen archivieren. Ein weiterer Vorteil liegt in der Generierung von Berichten zu verschiedenen Daten, z.B. Alarmen. Insgesamt stehen Primagaz also deutlich mehr Management-Informationen zur Verfügung.

* Der Autor ist Mitarbeiter im Control Systems Marketing Software, Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont.

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