Fehlerfreier Austausch

Markt

Systemverkabelung - Im belgischen Werk des Chemiekonzerns Trinseo hat Phoenix Contact ein über 30 Jahre altes Leitsystem durch ein durchdachtes Systemverkabelungskonzept ersetzt.

07. September 2016

Heute sind Kunststoffe aus dem Alltag nicht mehr wegzudenken. Ob es sich um Konsumgüter des täglichen Gebrauchs, wie Fernseh- oder Haushaltsgeräte, oder um Industrieelektronik handelt: Ohne moderne Werkstoffe lassen sich diese Waren nicht ansprechend und funktional verpacken. Als führendes, international tätiges Werkstoff-Unternehmen bietet Trinseo seinen Kunden daher eine große Auswahl an Kunststoffen, Latex und Synthesekautschuk. Die Materialien finden in vielen Branchen Anwendung. Neben den schon erwähnten Haushaltsgeräten seien Automobile, das Bauwesen, Teppiche und Kunstrasen, Konsumgüter, Unterhaltungselektronik, Geräte der Informationstechnologie, Elektrik und Beleuchtung, Medizin, Verpackungen, Papier/Pappe/Karton, Blech- und Profilextrusionen sowie Kautschukprodukte und Reifen genannt.

Leittechnik unerlässlich

Trinseo, das bis 2010 zur Dow Chemical Company gehörte, produziert weltweit an 19 Standorten in 14 Ländern. Der luxemburgische Chemiekonzern mit Sitz in Luxemburg-Stadt und Verwaltungssitz in Berwyn bei Philadelphia hat 2014 einen Umsatz von 5,13 Milliarden US-Dollar erwirtschaftet.

Dabei konzentriert sich Trinseo Plastics auf spezialisierte Polymer-Lösungen. Die Produktpalette umfasst eine Vielzahl an thermoplastischen Harzen. Dazu zählen Materialien aus Polykarbonat, technischen Polymeren, ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol), Polystyrol und Styrol-Acrylnitril. Am Standort im belgischen Tessenderlo wird Polystyrol hergestellt. Kritischer Bestandteil einer Polystyrol-Fertigungsanlage ist ein Rührkesselreaktor, in dem Styrol und Polybutadien polymerisiert werden.

Der Energieversorger liefert die notwendige Spannung bereits über redundante Grids, da ein während des Produktionsprozesses auftretender Stromausfall den Rührreaktor irreversibel zerstören könnte. Die noch unfertige Rezeptur würde im Reaktor erstarren und diesen so unbrauchbar machen.

Der aus einem solchen Szenario resultierende wirtschaftliche Schaden, der nicht nur die Anlage selbst betrifft, wäre erheblich. Denn Trinseo könnte den Ausfall einer jährlichen Fertigungskapazität von 260.000 Tonnen kurzfristig nicht kompensieren. Vor diesem Hintergrund erweist sich eine moderne und zuverlässige Leittechnik als unerlässlich für einen reibungslosen Betrieb der Anlage.

Feldverdrahtung beibehalten

Die bisher in den Produktionsanlagen von Trinseo eingesetzte Steuerungstechnik wurde 1984 in Betrieb genommen. Als absehbar war, dass die Ersatzteil-Versorgung nicht mehr lange aufrechterhalten werden kann, haben sich die Verantwortlichen für eine Modernisierung entschieden. Im Zuge dieser Optimierung wird das bis dato verwendete Leitsystem an allen Standorten des Unternehmens ausgetauscht. Der verantwortliche Global Process Control Engineer Wim van Drongelen wurde mit der Planung für die Modernisierung des Leitsystems betraut. Gemeinsam mit den Systemverkabelungsspezialisten von Phoenix Contact hat er ein tragfähiges Lösungskonzept erarbeitet und umgesetzt.

Ein zukunftssicherer Ansatz muss gemäß den Verantwortlichen bei Trinseo folgende Anforderungen erfüllen:

- Beibehaltung der existierenden Feldverdrahtung,

- schnelle Umstellung der einzelnen Standorte,

- Reduzierung der erforderlich I/O-Tests,

- Realisierung einer Null-Fehler-Strategie,

- Minimierung der Umrüstkosten.

Hindernis für schnellen Austausch

Die in Tessenderlo vorhandene Anlage setzte sich aus Rangier-Schaltschränken zusammen, in denen die Feldsignale über Reihenklemmen per Einzelader-Verdrahtung an die Leitsystem-Schaltschränke übergeben wurden. Das stellte ein erhebliches Hindernis für einen schnellen Austausch der Steuerungstechnik dar. Als neues Leitsystem haben sich die Verantwortlichen bei Trinseo für die S800 von ABB ausgesprochen, deren I/O-Karten über Einzeladern mit den Feldsignalen verbunden werden. Um die Umrüstung trotzdem schnell und fehlerfrei durchführen zu können, bietet sich eine Plug-and-play-Lösung mit Systemkabeln zwischen der Feld- und I/O-Ebene an.

Robuste Ausführung

Auf der I/O-Seite nutzt Trinseo im neuen Leitsystem daher passive Übergabemodule der VIP-Serie Varioface Professional, die die Steuerungssignale eins zu eins auf einen hochpoligen Steckverbinder umsetzen. Die Verdrahtungsmodule zeichnen sich neben ihrem kompakten Design durch einen federnden Rastfuß aus Metall aus, so dass das Modul Vibrationen bis 5 g widerstehen kann. Die Steckverbinder der VIP-Systemkabel sind ebenfalls robust ausgeführt, denn sie werden in einem speziellen Fertigungsverfahren umspritzt.

Auf diese Weise können die einzelnen Adern während der Montage nicht beschädigt werden. Die Herausforderung im Trinseo-Projekt bestand nun darin, die Klemmleisten auf der Feldseite auch mit einem hochpoligen Steckverbinder auszustatten. Diese Aufgabenstellung wurde erstmals mit Klemmenadaptern gelöst, die statt der Einzeladern direkt an den Klemmleisten montiert sind.

Um die genannten Anforderungen erfüllen zu können, haben die Systemverkabelungsspezialisten von Phoenix Contact verschiedene Varianten generiert. Dabei mussten vor allem die Gegebenheiten der bestehenden Installation sowie die Vermeidung von Fehlern beachtet werden. Deshalb sind Ausführungen für ein- und doppelstöckige Klemmen sowie für die links- oder rechtsseitige Montage erstellt worden. Eine farbige Kennzeichnung der Varianten sorgt für eine einfachere Zuordnung und schnellere Prüfung in der Anlage.

Die Zuverlässigkeit der Adapter-Lösung wurde durch entwicklungsbegleitende Qualifizierungskontrollen nachgewiesen. Zwecks praktischer Erprobung ist das Konzept zunächst in einer sogenannten Miniplant-Anlage verifiziert und optimiert worden. Anschließend begann die einjährige Vorbereitungsphase zur Umrüstung des Standorts Tessenderlo, der seit 1984 in Betrieb ist. »Wir hatten 2.500 I/O-Signale zu migrieren«, so Wim van Drongelen. »Sämtliche Signale mussten erfasst und nach dem neuen Anlagenkonzept strukturiert werden. Die I/O-Schaltschränke inklusive der Software wurden dann innerhalb von acht Monaten fertiggestellt und geliefert«.

Danach startete der spannende Teil der Umrüstung: die Inbetriebnahme. Nach dem Aufstellen der Steuerungsschaltschränke und dem Entfernen der alten Einzeladern wurden die Klemmenadapter montiert. Im nächsten Schritt konnten die Mitarbeiter die zuvor verlegten Systemkabel auflegen. Aufgrund des strukturierten Systemaufbaus war nach den Plausibilitätsprüfungen eine 100-Prozent-Kontrolle der Signale nicht mehr erforderlich. Lediglich ein Signal je Adapter ist stichprobenartig überprüft worden.

Durch den Einsatz anlagenspezifisch generierter Adaptierungslösungen sowie von Standardkomponenten aus dem Systemverkabelungsportfolio von Phoenix Contact hat Trinseo die Steuerungstechnik jetzt übersichtlich und strukturiert umgesetzt. Klemmenadapter, vorkonfektionierte Systemkabel und passive Übergabemodule ermöglichten in Kombination mit den vorinstallierten Schaltschränken einen schnellen und fehlerfreien Austausch des Leitsystems. Die Anzahl der zu testenden I/Os reduzierte sich durch die Lösung auf 15 bis 20 Prozent. Das hat nicht nur die Zeit für die Umrüstung inklusive Stresstest um zwei Wochen gesenkt, sondern auch zu deutlich geringeren Kosten geführt. Außerdem konnte die Produktion wesentlich schneller wieder aufgenommen werden.

Erschienen in Ausgabe: 02/2016