Markus Kick, Business Development Manager Feuerungstechnik bei Wieland Electric GmbH in Bamberg
1. Einfache Überwachung und Dokumentation 2. Sicher befeuern 3. Vielseitige Einsatzbereiche
Auch wenn die Digitalisierung in der Industrie unaufhaltsam voranschreitet, spielt das Analoge nach wie vor eine wichtige Rolle – insbesondere bei der sicheren Automation von Maschinen und Anlagen. Die Glasherstellung, Stahlverarbeitung oder Textilveredelung sind nur einige von vielen Bereichen, in denen analoge Signale erfasst und kontinuierlich überwacht werden müssen. Dafür braucht es nicht immer kostspielige Prozessteuerungen. Auch kompakte Sicherheitssteuerungen können hier einen entscheidenden Beitrag zur funktionalen Sicherheit leisten. Einen solchen Ansatz verfolgt Wieland Electric mit seiner Sicherheitssteuerung Samos Pro Compact, die um analoge Safety-Module erweitert wurde. Diese Analogmodule unterstützen Sensoren mit 0/4-20-mA-Schnittstelle sowie temperaturabhängige Widerstände wie Pt/Ni-Sensoren und liefern ihre analogen Daten an die Sicherheitssteuerung. Insgesamt können bis zu 48 analoge Sensoren in 2/3/4-Drahttechnik angeschlossen werden. Die Übertragung aller Rohwerte, eine ständige Ist-Analyse und die Visualisierung erfolgen über die lizenzfreie Programmiersoftware Samos Plan6. Mit den neuen sicheren Funktionsbausteinen „Limit“, „Range“, „Relation“ und „Difference“ können die Werte überwacht werden. Vergleichende bzw. arithmetische Verknüpfungen der analogen Daten sind hier ebenso möglich wie eine Dimensionierung und Skalierung der gemessenen Stromwerte.
Einfache Überwachung und Dokumentation
Für den sicheren Betrieb des Systems verfügen alle Ein- und Ausgänge der Module über eindeutig zugeordnete optische Anzeigen. Dank USB- und ETH-Schnittstellen der Sicherheitssteuerung kann jederzeit auf das System zugegriffen werden. Industrielle Ethernet-Protokolle wie Modbus TCP, Ethernet/IP und Profinet IO sowie zwei weitere Gateways für Feldbusse vereinfachen die Einbindung in industrielle Netzwerke. Das sorgt für Transparenz beim Anwender, da die analogen Werte auch an andere Steuerungssysteme übertragen werden können. Die richtlinienkonforme Dokumentation der Anlage sichert wiederum die Samos-Plan6-Programmiersoftware mit einer Offline-Simulation, einem maßgeschneiderten Verifizierungsbericht sowie einer Oszilloskop-Funktion für die Validierung einer jeden Sicherheitsfunktion. Die analogen Safety-Module erfüllen zudem sämtliche Sicherheitsnormen, unter anderem SIL gemäß EN 61508/EN 61511 und PL e/Kategorie 4 gemäß EN ISO 13849-1 sowie die Zulassung nach UL (FS). Als besonderes Merkmal für Feuerungsanlagen wie Thermoprozessanlagen und Dampfkesselsysteme ist die komplette Reihe der Samos-Pro-Compact-Familie weiter nach EN 746-2 sowie EN 50156-1 zugelassen.
Sicher befeuern
Ein Anwendungsbereich, bei dem die Analogwertverarbeitung eine zentrale Rolle spielt, ist die Feuerungstechnik. Dabei stellen nicht nur hohe Temperaturen ein potenzielles Sicherheitsrisiko dar. Auch weitere Größen wie der Ofendruck oder die Brennluftströmung gilt es kontinuierlich zu überprüfen, um einen zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten.
Um analoge, digitale und potenzialfreie Überwachungen einfach und effizient durchführen zu können, steht innerhalb der Programmiersoftware Samos Plan6 eine Bibliothek mit voreingestellten Funktionsbausteinen für Feuerungsapplikationen zur Verfügung. Einer davon ist die Verhältnisüberwachung. Sie unterstützt die Kontrolle der Brennstoffverhältnisse bei Nieder- und Hochtemperaturanlagen, Dampfkesseln und Thermalölerhitzern sowie an allgemeinen Verbrennungs- und Trocknungsanlagen. Die Sicherheitsfunktion zur Brennstoffmengenmessung und Verhältnisüberwachung ist bis SIL 3/PL e realisierbar. Dabei kann jeder Luft- beziehungsweise Brennstoffmengen-Messumformer sowie Differenzdruckwächter in 2/3/4-Drahttechnik mittels 0/4-20 mA ausgewertet werden.
Auch in der Textilindustrie oder im Healthcare-Bereich geht es mitunter heiß her. Genannt sei hier beispielsweise das Abflammen, wie es mit Sengemaschinen zur Veredelung von Geweben durchgeführt wird. Hohe Temperaturen herrschen ebenso bei der Dampfsterilisation von medizinischen Produkten. Sowohl für die Qualität als auch die Sicherheit solcher Prozesse ist es essenziell, physikalische Größen wie Temperatur oder Druck zu erfassen und zu überwachen. Dies wird im Zuge der Programmiersoftware durch den Funktionsbaustein „Grenze“ unterstützt, welcher einen Vergleichsmodus auf Unter- bzw. Überschreitung um einen bis vier Grenzwerte ermöglicht. Externe Temperaturwächter sind nicht mehr nötig, da RTD-Sensoren direkt ohne Messumformer an die analogen Safety-Module angeschlossen werden können.
Vielseitige Einsatzbereiche
Die Erfassung und Auswertung analoger Werte ist auch außerhalb der Feuerungstechnik relevant. Das gilt unter anderem für Pressen, wie sie von Umwelttechnik-Unternehmen zur Volumenreduzierung und Entsorgung von Wertstoffen wie Kartonagen, Folien und Styropor eingesetzt werden. Bei einem Hersteller fungiert die Samos Pro Compact unter anderem mit ihren Analogmodulen als Gesamtanlagensteuerung, die die sicherheitsrelevanten aber auch die standard- digitalen wie analogen Signale verarbeitet und über das Wieland-Visualisierungssystem beziehungsweise die HMI-ECO-Panels anschaulich darstellt.
Darüber hinaus müssen nicht immer nur Analogwerte überwacht werden. Bei Einlegemaschinen (Batch Charger) beispielsweise, wie sie in der Glasindustrie eingesetzt werden, trifft die Analogwert- auf die Bewegungsüberwachung. Dadurch werden hohe Anforderungen an die Sicherheitssteuerung gestellt. Eine Lösung, die Wieland für diesen Fall anbietet, ist die Samos Pro Compact Plus, die bereits in ihrem Basismodul über eine Motion-Funktionalität verfügt. Wird diese um die neuen analogen Module erweitert, kann bei den Einlegemaschinen eine Überwachung von Bewegung, Strömung und Druck stattfinden. Motion-Funktionen wie die Sichere Stillstandsüberwachung (STO) oder Sichere Bewegungsrichtung (SDI) sind mit der Steuerung ebenso realisierbar wie sichere Türzuhaltungen oder klassische Not-Halt- bzw. Not-Aus-Funktionen. ge
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