ORCA HMI-Systeme sorgen für stabile Prozesse
Wie URACA mit modularen HMI-Systemen für saubere und stabile Prozesse sorgt
Die regelmäßige Hochdruckreinigung von Reaktorbehältern sorgt nicht nur für einen sauberen Prozess, sondern unterstützt die Optimierung von Produktionszeiten und stabilisiert sensible Prozesse. Mit den Hochdruckreinigungslösungen des Unternehmens URACA können auch komplexe und schwer erreichbare Geometrien rückstandslos gereinigt werden. Die Anforderungen an die benötigten HMI-Systeme sind entsprechend anspruchsvoll – denn die Prozesse müssen sicher überwacht, bedient und gesteuert werden. Für ein aktuelles Projekt hat sich URACA für ein HMI-System der neuen modularen Geräteplattform ORCA von R. STAHL entschieden.
Pumpensysteme müssen leistungsfähig und zuverlässig sein
Einsatzgebiete für die Behälterinnenreinigung sind äußerst vielfältig. Das zu verwendende Reinigungssystem richtet sich dabei stets nach der Art der zu entfernenden Verschmutzung. Ein aktuelles Projekt von URACA ist ein automatisches Reaktor-Reinigungssystem mit pneumatischem Antrieb. Dieses System wird im explosionsgefährdeten Bereich Zone 1 IIB T4 implementiert. Der Umfang des Systems umfasst sechs Reinigungslanzensysteme, die wiederum aus je zwei Lanzen bestehen. Ziel ist es, mit den beiden jeweils zeitgleich reinigenden Lanzen sechs Reaktoren mit einer Höhe von jeweils ca. sieben Metern und einem Durchmesser von ca. vier Metern zu reinigen.
An die Lanzen angeschlossen sind je zwei Hochdruckpumpensysteme RS724 EEx/400, Zone 2 IIB T4. Diese Hochdruckpumpen RS724 von URACA weisen einen Betriebsdruck von 400 bar und eine Durchflussmenge von 209 l/min auf. Sie können als robuste Verdränger-Pumpen beschrieben werden. Die ausgereifte Pumpenkonstruktion führt zu einem geringen Energieverbrauch durch hohe mechanische Wirkungsgrade bei verschleißarmem Betrieb. Jede dieser Hochdruckpumpen im aktuellen Projekt versorgt jeweils sechs Reinigungslanzensysteme. Im Falle einer Pumpensystemrevision können die Pumpen über ein überwachtes „Cross-over“-Handventil umgeschaltet werden. Somit wird die Reinigung über die zweite Pumpe dauerhaft gewährleistet. Angetrieben wird das Reinigungssystem über einen frequenzgeregelten Drehstrom-Asynchronmotor 160kW 380V 50Hz 1500 1/min für den Ex-Bereich II 2G Ex de IIB T4.
Am Ende der Lanze ist ein URACA Tankwaschkopf TWK, einsetzbar bis Ex-Bereich Zone 0, verbaut. Dieser Tankwaschkopf ist mit einem Rotor versehen, durch den die Reinigung mittels Wasserstrahl und Bewegung erfolgt. Eine überwachte Verriegelungseinheit fixiert die Lanze in Parkposition. Über das kombinierte und überwachte Hochdruck-DPSV Ventil wird der Hochdruck an den TWK-Düsen bzw. der Niederdruck am Spritzring aktiviert oder deaktiviert. Die Lanzenpositionen können genau auf die individuellen Wünsche eingestellt und angepasst werden, um ein optimales Reinigungsergebnis zu erzielen. Unterstützt wird dieser Prozess durch einen Encoder. Er ermöglicht es, die bis zu zehn zuvor parametrierten Positionen in gewünschter Reihenfolge automatisch anzufahren.
Das Automatisierungs- und Antriebssystem umfasst eine Steuerungs- und Antriebseinheit sowie ein Bedien- und Beobachtungspanel (HMI), über welches das komplette Reinigungs- und Pumpensystem bedient, überwacht und gesteuert wird. Die Antriebseinheit besteht aus einem Leistungsschrank mit Frequenzumrichter, welcher im kundenseitigen klimatisierten Motor Control Center MCC platziert ist. Über das Profinet-Interface wird mit der Siemens-S7-1500 Steuerung kommuniziert. Im Notfall wird der Frequenzumrichter sicherheitsgerichtet abgeschalten. Die Steuerungseinheit besteht aus einem Steuerschrank mit der Siemens S7-1500 Failsafe Steuerung sowie weiterer Überwachungs-, Schaltgeräte-, Sicherheits- und Explosionsschutztechnik. Der Steuerschrank ist im klimatisierten Kontrollraum platziert. Die Übertragung erfolgt aufgrund der Leitungslänge von 500 Metern jeweils über Lichtwellenleiter.
Modulares Konzept sorgt für Nachhaltigkeit des HMI-Systems
Über das ATEX/IECEx-, NEC und CCC China-Ex-zertifizierte HMI Panel PC wird das komplette Hochdruck-Reinigungssystem direkt im Reaktor-Reinigungsbereich sicher überwacht, bedient und gesteuert. Der eingesetzte Panel PC ist ein 15“ Gerät von R. STAHL der neuen modularen Geräteplattform ORCA. Mit dem modularen Aufbau der HMI geht R. STAHL neue Wege: Bei den ORCA-Geräten können einzelne Komponenten wie Elektronikbox und Displaybox getauscht werden. Das zahlt sich vor allem auch im Hinblick auf die Nachhaltigkeit und den Investitionsschutz aus. Denn im Gegensatz zu vergossenen Geräten, die zur Reparatur zurück ins Werk des Herstellers müssen, ist es möglich, dass die modularen ORCA-Geräte vom Personal des Betreibers selbst ausgetauscht werden. Maschinenhersteller können den modularen Aufbau nutzen, um ihren Kunden bei notwendigen Hardware-Updates oder im Reparaturfall eine komplett vorkonfigurierte Rechnereinheit zu liefern. Das spart Zeit und Geld. Mit der Update-Fähigkeit wird für mindestens 15 Jahre Investitionssicherheit garantiert. „Wir waren vom neuen EasyConnect-Konzept der Geräteplattform ORCA sofort überzeugt. Das Display und das Elektronikmodul können mit wenigen Handgriffen getrennt werden. Eine neue leistungsstärkere Elektronikbox wird gegen die alte ersetzt. Durch diese Modularität wird der ORCA zu einem HMI-Konzept, das auch zukünftig dem technischen Fortschritt gerecht wird“, berichtet Harald Claß, Leiter Elektrokonstruktion von URACA.
Im Reaktor-Reinigungssystem ist ein 15“ Fronteinbaugerät integriert. Die ORCA-Geräteplattform gibt es in den Varianten 12“, 15“ und 22“ und die Geräte sind für die Ex-Zonen 1, 2, 21 und 22 sowie Class I & II,?Division 2 und Class III geeignet. Sie?sind modular aus Elektronikbox und Displaybox aufgebaut und können so für den Einsatzfall skaliert werden. Display und Touchscreens sind durch eine Frontscheibe aus gehärtetem Glas geschützt, wodurch die Geräte deutlich robuster sind als klassische resistive Touchscreens. Alle drei Gerätegrößen sind mit modernen licht- und kontraststarken Widescreen-Displays ausgestattet sowie rundum IP66 geschützt.
Dank der S7 SIMATIC Win CC basierten Visualisierung hat der Anwender den kompletten Überblick über die Anlage und kann über Menüfenster die verschiedenen Reaktoren anwählen, Reinigungssequenzen mit einer oder zwei Lanzensysteme(n) manuell oder vollautomatisch steuern und überwachen, Programme parametrieren bzw. anwählen. Status- und Fehlermeldungen sowie Pumpen- und Hochdruckbetriebsstundenangaben informieren über den aktuellen Zustand des Systems. Zudem kann auf die landesspezifische Sprache umgeschaltet werden.
Fazit
Die Anforderungen an die HMI-Systeme von Hochdruckreinigungslösungen sind groß. Gut, dass sich URACA auf die eingesetzten Komponenten, weltweite Zertifikate, den Explosionsschutz sowie Serviceaspekte der neuen ORCA-Bediengeräte von R. STAHL verlassen kann.
