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Einfach statt kompliziert: Gerade Profibus DP und Profibus PA bieten zahlreiche Vorteile für eine moderne, digitale Kommunikation.

Bild: iStock, 3dts
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Modernisierung einer Müllverbrennungsanlage Mit Profibus die Kommunikation vereinfachen

08.11.2017

Durchgängige digitale Kommunikation ist heute das Nonplusultra, will man eine Anlage auch auf lange Sicht für die Zukunft fit machen. Eine Müllverbrennungsanlage in Triest zeigt, wie sich das mit Profibus DP und Profibus PA einfach realisieren lässt.

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Bei der Nutzung von Smartphones, Fernsehsignalen, Autos und Kaffee-Vollautomaten ist die digitale Welt für den Endverbraucher längst Realität. Aber auch in der Prozessautomation verdrängt die digitale Kommunikation die analogen 4..20-mA-Signale mehr und mehr. Kein Wunder, denn gerade die digitale Anbindung über moderne Feldbus-Systeme bietet Vorteile. Einfache Installation, hohe Prozesssicherheit, komfortable Handhabung und effiziente Instandhaltung sind einige. Angesichts der hohen Investitionen, die mit einer Modernisierung ohnehin verbunden sind, ist es daher naheliegend, gleich Nägel mit Köpfen zu machen. Bei einer Anlage, die 20 Jahre und mehr wettbewerbsfähig laufen soll, heißt das konkret: auf den modernsten Stand der Technik und damit auf durchgängig digitale Kommunikation setzen.

Gerade Profibus DP und Profibus PA bieten Vorteile. Zum einen ist die Palette der Geräte und Anwendungsmöglichkeiten schier endlos. Nahezu jede gewünschte Applikation ist mit dieser digitalen Technologie realisierbar. Der Verkabelungsaufwand ist deutlich geringer als bei analoger Anbindung. Außerdem sind Installation, Inbetriebnahme und tägliches Handling auch für Anwender, die keinerlei Vorerfahrung mit Feldbus-Systemen haben, einfach zu bewerkstelligen.

Ein gutes Beispiel für die einfache und effiziente Anbindung über Profibus DP und Profibus PA findet man im italienischen Triest. Die zur Hera-Gruppe gehörende HestAmbiente betreibt hier eine Müllverbrennungsanlage mit drei Verbrennungsöfen. Rund 450 Tonnen Abfall aus privaten Haushalten und Betrieben werden dort täglich verarbeitet. Im Rahmen dieses Verbrennungsprozesses werden über drei Dampfgeneratoren rund 15 MW elektrische Energie pro Stunde erzeugt.

Auch langfristig wettbewerbsfähig

Die Anlage behandelt die Abfälle eines Einzugsgebiets mit etwa 350.000 Einwohnern und produziert eine Strommenge, die rund 13.000 Einwohnern entspricht. Der Müll wird dafür in der Anlage zunächst vom Abfallbunker in die Verbrennungsöfen gebracht. Während des Verbrennungsprozesses fällt Schlacke an, die in Bunkern gesammelt wird. Außerdem entstehen Rauchgase, die in Dampfkessel geleitet werden und über Turbinen Strom erzeugen. Die an die Luft übergebenen, verbleibenden Rauchgase werden aufwendig gefiltert, um die Emissionen soweit zu reduzieren, dass sie weit unter den gesetzlichen Grenzwerten bleiben.

Um eine solche Anlage sicher und effizient zu betreiben, müssen für jeden einzelnen Prozessschritt kontinuierlich Temperatur und Druck gemessen sowie Ventilstände überprüft werden. Darüber hinaus ist eine Vielzahl von Analysegeräten, Motorstartern und Frequenzumrichtern für den Betrieb erforderlich. 2010 stand eine Modernisierung der Anlage an, bei der Dampfgenerator, Verbrennungsrost sowie die Mess- und Steuerungsebene erneuert werden sollten. Um die Wettbewerbsfähigkeit auch im künftigen Betrieb sicherzustellen, entschied man sich dabei für eine Lösung mit durchgängig digitaler Kommunikation. Explosionsgefährdete Bereiche gab es bei der Modernisierung der Verbrennungsanlage nicht zu berücksichtigen.

Konkret wurde durch den Austausch die Leistung des Dampfgenerators von 19.000 auf 29.000 kg pro Stunde erhöht. In Verbindung mit dem modernisierten Verbrennungsrost konnte so der Durchsatz gesteigert und damit die Produktivität der Anlage verbessert werden. Die Erneuerung der Mess- und Steuerungstechnik mit Umstellung auf digitale Kommunikation gewährleistet außerdem eine höhere Anlagenverfügbarkeit sowie mehr Effizienz und Sicherheit für den täglichen Betrieb.

Alles lief auf Anhieb ohne Probleme

Im Rahmen der Modernisierung wurden auch sämtliche 4..20-mA-Signale durch digitale Kommunikation ersetzt. Wegen der einfachen Umsetzung sowie der breiten Palette an Geräten und Anwendungsmöglichkeiten entschied sich Lucio Blasi, bei der Hera-Gruppe für die Automation von Müllverbrennungsanlagen verantwortlich, für den Einsatz von Profibus. So wurden Analysegeräte, Motorstarter, Frequenzumrichter, Waagen sowie die hydraulischen und pneumatischen Steuerungen über Profibus DP angebunden. Für Temperatur-, Druck-, Durchflussmessungen und die Ventile wählte er Profibus PA.

Bei den Produkten fiel die Wahl auf FieldConnex von Pepperl+Fuchs mit Segmentkoppler 3 und der FieldBarrier. Die ursprünglich für explosionsgefährdete Zonen konzipierte FieldBarrier bot auch für die sicheren Bereiche der Anlage entscheidende Vorteile. So ist dank galvanischer Trennung zwischen Geräteanschluss und Feldbus-Hauptkabel die Installation toleranter gegen Erdfehler durch falschen Anschluss, da diese keine Auswirkungen mehr auf den Trunk haben.

Die Modernisierung wurde von Stefano Scarafilo, Verantwortlicher der technischen Abteilung in Triest, und Lucio Blasi selbst durchgeführt. Beide kamen erstmals mit der neuen Technologie in Berührung – und hatten keine Probleme: Die Installation lief schneller als erwartet. Die automatische Überprüfung der Installation per FieldConnex Advanced-Diagnostic-Modul beschleunigte zusätzlich die Inbetriebnahme der Anlage. So konnten die Phasen des Stillstands reduziert werden. Auch künftige Erweiterungen sind mit der neuen Technologie einfacher realisierbar, da für weitere Messpunkte lediglich ein freier Anschluss an einer der Feldbarrieren benötigt wird.

Weitere Modernisierungen mit Profibus geplant

Dank FDT/DTM-Technologie und Softwareplattform Pactware verfügt das Instandhaltungsteam der Anlage über umfangreiche Informationen für die Ferndiagnose. Sie weisen auf die Art und Weise eines Fehlers hin. Störungen lassen sich schnell und zielsicher beheben. Entscheidender ist aber, dass viele Fehler nicht mehr auftreten, da über Diagnosedaten bereits nachlassende Leistungen frühzeitig erkennbar sind. Das verhindert Stillstände und erhöht die Verfügbarkeit der Anlage.

Dank der digitalen Kommunikation mit Profibus sind in der Anlage alle Voraussetzungen für eine vorausschauende Wartung erfüllt und zeitaufwändige Einsätze im Feld werden auf ein Minimum reduziert. Auch die Parametrierung der Geräte kann bequem von der Leitwarte aus erfolgen. Mehr noch: Wartungsleute können, beispielsweise im Bereitschaftsdienst, außerhalb der Anlage auf Diagnosedaten zugreifen und bei Bedarf tätig werden. Auch Maschinenhersteller müssen nicht vor Ort sein, sondern können bei entsprechender Legitimation Diagnosedaten abrufen und Parametrierungen an den Feldgeräten ändern oder anpassen.

Bildergalerie

  • 32 Temperaturmessungen in einem Feldbusverteiler: Digitale Kommunikation überträgt Messwerte und Diagnosen wie Drahtbruch oder Kurzschluss.

    Bild: Pepperl+Fuchs

  • Digitale Kommunikation so einfach: Ein zusätzliches Messgerät benötigt unabhängig von Art oder Messbereich lediglich einen offenen Anschluss am Feldbusverteiler.

    Bild: Pepperl+Fuchs

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