Systemlösungen für die Automatisierung

Für die Überwachung und Steuerung kritischer Prozessabläufe in explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 2 hat sich eine große Raffinerie für das Remote I/O-System IS1+ in einer hochverfügbaren Ausführung entschieden. Über redundante CPU- und Power-Module wird das System versorgt und kommuniziert über ein redundantes PROFIBUS DP-Netzwerk mit dem Leitsystem. Sowohl die externe 230 VAC-Versorgung als auch die integrierte Heizung gegen Kondensatbildung ist redundant ausgelegt.

Die Temperatur und Feuchte im Inneren des Feldgehäuses wird kontinuierlich mit einem Sensor erfasst und an das Leitsystem gemeldet. Alle Feldbus- und Versorgungsleitungen sind mit Überspannungsschutz ausgestattet.

Das Feldgehäuse besteht aus robustem SS316L-Edelstahl und ist mit einer automatischen Innenraumbeleuchtung für den Servicetechniker versehen. Besonderer Wert wurde auf die einfache Umrüstung auf eine ATEX Zone 1-Ausführung gelegt, hierbei müssen nur die CPU- und Power-Module gegen die Zone 1-Version ausgetauscht werden  – mehr zu IS1+ finden Sie hier:

(Bild oben: Redundante Remote I/O Systemlösung für Zone 2-Installation/ Bild unten: Systemredundanz mit eigensicherem PROFIBUS DP und IS1+ für Zone 1)

Der Anwender verwendet sowohl eigensichere als auch pneumatische Feldgeräte in der Zone 1. Durch den Einsatz der IS1+ DOMV-Module für ATEX Zone 1 entfallen separate Feldstationen für Magnetventilinseln und die Entfernungen für die Pneumatikschläuche verkürzen sich deutlich.

Die DOMV-Module haben jeweils acht integrierte
3/2-Wegeventile, belegen dabei lediglich einen Modulsteckplatz und können mit den eigensicheren I/O-Modulen beliebig kombiniert werden. Dadurch lassen sich sehr kompakte explosionsgeschützte Feldstationen aufbauen.

Die Kommunikation mit dem Automatisierungssystem erfolgt über ein Ethernet-Netzwerk mit wahlweise Modbus TCP, Ethernet/IP oder PROFINET. Für eine störsichere Übertragung bei den in der Anwendung anfallenden Entfernungen von bis zu 2000 Metern werden Lichtwellenleiter eingesetzt. In der Zündschutzart „op is“ kann dieser zur Vereinfachung von Erweiterungs- und Wartungsarbeiten auch in der Zone 1 beliebig gesteckt und gezogen werden – mehr zu IS1+ finden Sie hier:

(Bild oben: Remote I/O-Feldstation für Zone 1 mit Ethernet und integrierten Ventilinseln / Bild unten: Pneumatik-Modul für Zone 1 mit 8x 3/2-Wegeventilen für IS1+)

Für die lokale Steuerung und Überwachung eines Gasverdichters wurde eine Lösung für die Installation in der Zone 1 benötigt. 

Das Überwachungssystem und der Monitor der Firma Bently Nevada wurde zusammen mit Ex i-Trennstufen und einer HMI-Lösung von R. STAHL und weiteren Komponenten wie einer SPS in einem Ex p-Gehäuse integriert. Für den Kunden lag der Vorteil darin, die individuell zugeschnittene Lösung komplett aus einer Hand zu bekommen. R. STAHL übernahm die Planung und Fertigung dieser Lösung auf Basis der Vorgaben des Kunden.

Die Ex i-Trennstufen übertragen die Messsignale für Temperaturen und Vibrationssensoren an das Überwachungssystem von Bently Nevada. 

Aufgrund der zweikanaligen Ausführung der Ex i-Trennstufen konnte ca. 50 % Platz eingespart werden – mehr zu ISpac finden Sie hier: (Bild oben: Ex p-Schrank von außen / Bild unten: Condition Monitoring-System mit Ex i-Trennstufen (auf dem Bild untere Reihe))

Dieses Ex-geschützte CCTV-System wurde speziell für extreme Temperaturschwankungen und Umgebungsbedingungen auf einer Bohrinsel für Zone 1 ausgelegt. Hier sollten drei unterschiedliche Bereiche detailliert überwacht werden, jeweils mit einer separaten Überwachungsstation, die für flexible Zugriffsmöglichkeiten alle untereinander verschaltet sein sollten.
Alle Videodaten sollten auf einer Servermatrix gespeichert werden.

Vorteile im Überblick:

• Matrix mit Servern und Switches für gleichzeitige Überwachung in drei Kontrollräumen
• Schnell drehende PTZ-Kamera zur Überwachung des Bohrgestänges
• Hochauflösende Wärmebild-Kamera für die Mann-über-Bord-Überwachung
• AFZ-Kamera mit PoE++ zur Raumüberwachung
• Serverstruktur zur Abspeicherung der Videodaten, spätere Kontrolle der Vorgänge jederzeit möglich
• PoE++ Extender ermöglichen lange Übertragungsstrecken

Mehr zu unseren CCTV-Produkten.

R. STAHL ORCA HMIs können so konzipiert werden wie es die Prozessanlage erfordert. Übereinander oder nebeneinander angeordnete Displays sind ebenso möglich wie mobile HMI-Lösungen, Spezialgehäuse und anlagenspezifische Wandeinbauten. Unsere Displaygrößen reichen von 7" bis 22", um für jede Automatisierungslösung das entsprechende Bedien- und Beobachtungspanel zu haben.

Viele Bedienstationen sind mit RFID-Kartenlesern, Barcodescannern, Bluetooth-Kopfhörern und -Tastaturen individuell konfigurierbar.

Für moderne Netzwerklösungen lassen sich die R. STAHL Thin Clients mit neuester Remote Firmware für einfachste Netzwerkintegration und abgesicherte Kommunikation konfigurieren.

Mehr zu unseren HMIs und Zubehörprodukten:

• Technologien der HMIs im Überblick
• Thin Clients in virtuellen Netzwerken
• RFID- und Barcodescanner

(Bild oben: Beispiel eines individuell konfigurierten Doppel-Monitor-Systems für Reinräume / Bild unten: Barcodescanner für explosionsgefährdete Bereiche der Zone 1)

Ein schneller Ausdruck von Etiketten kam bislang in explosionsgefährdeten Anlagenbereichen kaum infrage: Es fehlte an der nötigen geschützten Hardware oder geeigneten Schutzkonzepten für Standardgeräte. Mit einem herkömmlichen Drucker in einem Gehäuse der Zündschutzart Ex p (Überdruckkapselung) schafft R. STAHL hier Abhilfe.

Diese Ex-Schutz-Lösung setzt sich aus einem Standarddrucker und einem neu entwickelten Gehäuse zusammen. Nutzer können hiermit nun problemlos Druckaufträge in Ex-Bereichen abwickeln. Die gedruckten Etiketten lassen sich einfach durch eine frontseitige Tür entnehmen, ohne dass dafür der Drucker abgeschaltet werden muss. Zudem ist das Gehäuse mit einer seitlichen Tür und einem ausziehbaren Boden mit Griff ausgestattet, die einen leichten Zugriff für Wartungsarbeiten ermöglichen.

Dieses Überdruckgehäuse bietet weitere Vorteile hinsichtlich der Benutzerfreundlichkeit. Ohne Schwierigkeiten lassen sich zum Beispiel größere Fenster einsetzen, die einen besonders guten Blick auf Anzeigen am Drucker im Schrankinneren erlauben. Ein weiterer Vorteil sind die variablen Gehäuseabmessungen der Lösung, die auch den Einsatz von größeren Druckern bzw. die Verwendung von größeren Etiketten ermöglichen.

Explosionsgeschütztes Drucken – Vorteile der Lösung im Überblick:

• Einsetzbar in ATEX Zone 1/21 (Ex px) und 2/22 (Ex pz).
• Eine technische Realisierung von speziellen Druckern in Ex p-Gehäusen kann durch eine kundenseitige Beistellung geprüft werden.
• Schnelles und einfaches Handling durch Einhandbedienung.
• Komplette Überwachung durch Fenster möglich.
• Ausziehbarer Geräteboden für leichte Wartung.

(Bild oben: Komplette Ex p-Druckerlösung für Zone 1, 2 / Bild unten: Etikettenentnahme im Ex-Bereich problemlos möglich)

Der Einsatz von mobilen Geräten wie Tablets und Smartphones in explosionsgefährdeten Bereichen erfordert eine Datenübertragung ohne Kabel – „wireless“. In einem weltweit tätigen Unternehmen der chemischen Industrie sollte WLAN in den Fertigungsbereichen installiert werden. Die größte Herausforderung bestand darin, ein Gerät aus der Büroumgebung für den Ex-Bereich einsatzfähig zu machen. Dabei sollte die Lösung Folgendes ermöglichen:

• Einfacher Austausch der WLAN Access Points
• Einfacher Anschluss des Ethernet-Kabels
• Platz für mögliche Erweiterungen mit WirelessHART oder LoRa
• Einsatz in verschiedenen Standorten weltweit mit abweichenden Ex-Anforderungen
   

Die Netzwerklösung für ATEX Zone 1 erfüllt die Anforderungen so, dass die Bedienbarkeit aufgrund des Explosionsschutzes nur im geringen Umfang eingeschränkt wird. Die oben aufgelisteten Anforderungen wurden wie folgt umgesetzt:

• WLAN Access Point montiert auf einer ausziehbaren Montageplatte
• Anschluss des Ethernet-Kabels über einen separaten Ex e-Anschlussraum mit spezieller Ethernet-Klemme
• Große Auswahl an verschiedenen Gehäusegrößen
• Unterschiedliche Konzepte für den Explosionsschutz, passend zu den lokalen Vorgaben

Mehr zu den WLAN-Systemlösungen für Zone 1 finden Sie hier:

Die Informationen für die WLAN-Systemlösungen für Zone 2 finden Siehier:

Unter diesem Link finden Sie eine Beschreibung der HFisolators:

(Bild oben: WLAN Access Point mit Ex e / Bild unten: HFisolators erlauben den Einsatz beliebiger Antennen)

Für die explosionsgeschützte Anbindung einer Ölbohrinsel an das Internet sollten unbedingt die gleichen Standardkomponenten genutzt werden, die auch im sicheren Bereich geprüft und getestet wurden – das war eine Vorgabe der IT-Abteilung des Unternehmens. Um dies zu ermöglichen, hat R. STAHL eine modulare Systematik aus Ex d-Gehäusen und explosionsgeschützten Spleißkassetten konstruiert, die beliebig erweiterbar ist und an die WLAN-Anforderungen der Bohrinsel angepasst werden kann.

Bei dieser speziellen Ex d-Lösung erfolgt die Anbindung an den Switch über Lichtwellenleiter, die in unserer Ex op pr-Spleißkassette (8186) angeschlossen werden. Die Anbindung weiterer Switches, in diesem Fall zwei, erfolgt dann über Kupfer.

Um weitere Gehäuse mit je drei Switches einzubinden, werden Lichtwellenleiter verwendet. Die Abgänge zu den WLAN Access Points erfolgen dann wieder über Kupfer mit einer speziellen Ethernet-Klemme für Zone 1 (8187).

Mehr Informationen?

Ex d-Gehäuse

Explosionsgeschützte Netzwerktechnik