Turck – Hans Turck GmbH & Co. KG

Wenn aus Alt Neu wird, darf das neue System aufgrund der MSR-Räume nicht mehr Platz beanspruchen als das alte.

Bild: Pixabay

Betagte Technik, moderne Steuerung Effizientes Retrofit betagter Leitsysteme

05.09.2018

Beim Retrofit von Leitsystemen in bestehenden Anlagen sind zwei Dinge zentral: Der Austausch des Systems muss zügig erfolgen, und das neue System darf keineswegs mehr Platz beanspruchen als das bestehende, weil MSR-Räume oft mit Technik vollgepackt sind und das Aufsetzen weiterer MSR-Räume zeitlich wie auch finanziell den Rahmen sprengt. I/O-Systeme mit integrierter Ex-Trennung sparen in Retrofit-Projekten Platz im MSR-Raum sowie Zeit beim Austausch der Systeme.

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Bei der Migration helfen I/O-Systeme mit integrierter Ex-Trennung, Platz im MSR-Raum zu schaffen, da sie Schaltschränke mit separater Interfacetechnik erübrigen. Die gängigen Lösungen am Markt bestehen aus einem Leitsystem mit einer separaten I/O-Ebene, die zumeist über eine Feldbusleitung angebunden ist. Bei eigensicheren Feldgeräten ist zwischen dieser I/O-Ebene und den Feldgeräten Interfacetechnik zur Ex-Trennung installiert. Diese benötigt bei den klassischen Lösungen relativ viel Platz, zumeist in separaten Schaltschränken. Beim Retrofit solcher Systeme müssen in der Regel Leitsystem, I/O-Ebene und die Interfacetechnik ausgetauscht und neu verdrahtet werden.

I/O-Systeme mit Ex-Trennung sind kompakter und sparen Platz

Eine Alternative zu den dreigliedrigen Installationen aus Leitsystem, I/O-Ebene und Interfacetechnik sind Lösungen, die die I/O-Ebene des Leitsystems mit der Ex-Trennung der Signale in einem System integrieren. Diese zweigliedrigen Installationen aus Leitsystem und I/O-System benötigen keine Interfacegeräte zur Ex-Trennung. Der Aus- und Umbau kann besonders schnell erfolgen, da an die integrierten Systeme die Leitungen der Feldgeräte aus den Zonen 0, 1, 2 direkt aufgelegt werden können.

Ein gutes Beispiel für die Zeit- und Platzersparnis einer solchen integrierten Lösung ohne separate Ex-Trennung liefert ein Migrationsprojekt bei einem belgischen Spezialchemiekonzern. Dieser hatte ein Honeywell-Leitsystem mit einer I/O-Ebene eines finnischen Herstellers. Diese wurde 2013 vom Hersteller abgekündigt, der Spezialchemiekonzern suchte nach einer alternativen Lösung.

Abgekündigte Produkte sind ideal für Retrofit-Projekte

Eine Situation, der sich viele Unternehmen in der Prozessindustrie stellen müssen. Die Anlagen sind in der Regel lang im Einsatz. Vom Leitsystemhersteller über die I/O-Ebene und die Ex-Trennung bis zur Feldverdrahtung und den Feldgeräten sind viele Hersteller involviert. Wird ein Glied in dieser Kette abgekündigt, ist das oft die Initialzündung für die Erneuerung gesamter MSR-Systeme.

Dies ist häufig der Anlass zum generellen Update der Systeme, um den Stand der Technik wieder herzustellen. Am Ende sind in der Prozessindustrie dann Systeme mit modernen Diagnosemöglichkeiten, HART-Kommunikation, Hot-Swap und Hot-Plug-Fähigkeiten im Einsatz. Die erweiterten Funktionen dürfen aber keinesfalls mehr Platz beanspruchen als die installierte Technik. Auch Signale von zusätzlichen Feldgeräten müssen in der Regel in den bestehenden MSR-Räumen untergebracht werden. Ein Zielkonflikt, der durch die kompakteren, integrierten Systeme aufgelöst werden kann.

Die Entscheidungskriterien für die Wahl eines I/O-Systems beim Retrofit der MSR-Anlage in Belgien sind idealtypisch für solche Migrationsprojekte:

  • integrierte Ex-Trennung der Signale,

  • Anbindung von klassischen und eigensicheren Geräten über eine System-Familie,

  • Unterstützung von modernen Diagnose-Möglichkeiten und offenen Standards,

  • wenig Platzbedarf,

  • schnelle Migration,

  • hohe Verfügbarkeit der Anlage,

  • passendes Feldbus-Protokoll (hier Profibus DP).

Nach Abschluss des Gesamtprojekts werden über 2.000 Signale über das I/O-System mit integrierter Ex-Trennung (Excom) an das Leitsystem angebunden sein. Das Projekt umfasst eigensichere Signale für Feldgeräte in Zone 1 oder 2 sowie sichere Signale. Für drei Signal-Typen stehen spezialisierte Baugruppenträger zur Verfügung, die für das jeweilige Umfeld optimiert sind. So ist das System für die sicheren Signale selbstverständlich technisch weniger komplex als das System zum Einbau in Zone 1 (Remote-I/O) und daher auch günstiger.

Die Anbindung der verschiedenen Signale über eine Systemfamilie erleichtert den Mitarbeitern die Bedienung. Die Systeme für die eigensicheren Feldgeräte in Zone 1 und 2 nutzen dieselbe GSD-Datei und denselben DTM wie das System für die Signale aus dem sicheren Bereich. Somit müssen sich die Mitarbeiter nur an eine Logik und eine Oberfläche zur Bedienung gewöhnen – das ist neben der Zeitersparnis auch ein Sicherheitsaspekt. Auch HART-Kommunikation ist darüber möglich.

In der klassischen dreigliedrigen I/O-Lösung mit Interfacetechnik muss diese in separaten Schaltschränken ausgelagert werden. Die I/O-Systeme mit integrierter Ex-Trennung (wie Excom) bieten neben der Platzersparnis einen weiteren Vorteil: Die integrierten Systeme können schneller migriert werden. Die Leitungen der Feldgeräte müssen einfach auf die Klemmen der neuen Schaltschränke aufgelegt werden. Die gesamte bestehende Feldverdrahtung bis zu den Geräten kann unangetastet weiter genutzt werden.

Anschlussfertige Schaltschränke sparen Zeit

Die Schaltschränke wurden im Projekt mit Excom-Stationen vorbereitet und mit speziellen Rangierverteilern bestückt. Die anschlussfertigen Schaltschränke verkürzen die Installationszeit für den Kunden, da die gesamte Feldverkabelung im Werk beibehalten werden konnte.

Auch der Factory Acceptance Test (FAT) kann bei I/O-Systemen wie Excom schon außerhalb des Werkes erfolgen. Die rein physikalische Installation im Werk ging daher schnell. Im Werk musste dann noch der Site Acceptance Test gefahren werden. Das gesamte System wurde innerhalb des zweiwöchigen Wartungsfensters migriert.

Die Interfacetechnik muss in zusätzlichen Schaltschränken vor Ort aufgebaut werden. Die Schränke selbst können zwar vorbereitet werden, müssen aber mit den Feldgeräten und der I/O-Ebene des Leitsystems verbunden werden. Mit klassischer Interfacetechnik hätte die Migration zwei bis drei Tage länger gedauert als mit dem gewählten System. Zudem muss der FAT bei Interfacetechnik teilweise auch im Werk vor Ort durchgeführt werden, das kostet mehr Zeit, gerade wenn Fehler auftauchen.

Fazit

Der Abschnitt des Migrationsprojektes 2017 mit den Signalen aus Zone 1 und 2 umfasste 720 Signale. Der eigentliche Einbau der Schaltschränke vor Ort dauerte maximal zwei Tage. Wo das vorherige klassische System fünf Schaltschränke benötigte, kam das integrierte I/O-System Excom mit dreien aus. Das heißt, 40 Prozent des ursprünglichen Platzes im MSR-Raum können bei Migrationen mit integrierten Systemen für andere Technik oder zusätzliche Signale freigelegt werden.

Bildergalerie

  • Anschlussfertig für den Plug-and-Play-Einsatz: ein vorverdrahteter Schaltschrank mit dem I/O-System Excom und angeschlossenen Rangierverteilern

  • Im Beispielprojekt mussten vor Ort lediglich die breiten Stecker (links im Bild) angeschlossen werden, um die Feldverbindungen herzustellen.

  • Die integrierte Ex-Trennung der Signale spart bei I/O-Systemen wie Excom viel Platz im Vergleich zu Installationen mit Interfacetechnik.

    Bild: Hans Turck

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