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Seite 22 PRODUKTION / MSR · AUTOMATION
CHEManager 11-12/2015
Not (-Aus) macht erfinderisch
Wenn der Notfall eintritt, muss nicht gleich alles aus sein
Einfach werksübergreifend anhalten
statt gleich ausschalten,
die Produktion schneller
wieder hochfahren können und dabei
alle Sicherheitsvorkehrungen durchführen
– mit einem Netzwerk aus Lichtwellenleitern
und einer fehlersicheren
Steuerung ist das möglich.
In der pharmazeutischen und chemischen
Produktion, aber auch in
der Getränke-, Agrar- und Kosmetik-Industrie
ist das Problem bekannt
und gefürchtet. Wenn z. B.
Lösemittel austreten und Brandgefahr
besteht, wird der Not-Aus-
Schalter gedrückt. Der gesamte
Produktionsprozess steht still und
Programme und Rezepturen werden
abgebrochen. Auch die Bereiche, die
überhaupt nicht von der Gefahr betroffen
sind, arbeiten nicht mehr.
Hier eine sichere Lösung zu finden,
die nur den gefährdeten Bereich
und die direkt davon betroffenen
Produktionsanlagen stoppt, wäre
eine große Erleichterung. Bedeutete
das doch, dass die Produktion nach
Gefahrenbeseitigung schneller wieder
in Gang käme. Weniger Verlust
von angearbeiteten Rezepten, weniger
Produktionsausfall beim Wiederanlauf
und mehr Wirtschaftlichkeit
bei voller Sicherheit. Warum sollte
das nicht funktionieren? Not (-Aus)
macht schließlich erfinderisch!
Ein Trio für werksweite Sicherheit
Unsere Ingenieure zeigen Ihnen das
wahre Potenzial von Energie -
management systemen: Es geht um
weit mehr als um Steuervorteile.
Wir unterstützen Sie bei der Einführung
eines Energiemanagement -
systems, wir werten für Sie die Energiedaten
aus, erarbeiten konkrete
Optimierungsmaßnahmen und setzen
sie um.
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Energie im großen Maßstab – nicht
nur auf dem Papier.
Not-Halt statt Not-Aus wurde durch
die Verbindung mehrerer Ideen erst
möglich. Da ist als erstes das Netzwerk
aus Glasfaser statt Kupfer zu
nennen. Glasfaser ist störungsfreier
und kann über größere Distanzen
ohne Qualitäts- und Geschwindigkeitsverlust
Daten transportieren.
Der zweite Faktor ist eine fehlersichere
Steuerung, zum Beispiel die
S7-416F von Siemens, die – und das
ist neu – mit jedem Übertragungsmedium,
ob Kupfer oder Glasfaser,
fehlersicher arbeiten darf. Und
drittens natürlich der Automatisierungs-Fachmann,
der mit einer Risikobetrachtung
alles zu einem werksweiten
Sicherheitssystem zusammenführt.
Ein Sicherheitssystem,
das gleichzeitig Teilanlagen sicherheitsgerichtet
anhalten kann, ohne
sie komplett auszuschalten. Das darüber
hinaus Produktionsbereiche,
die nicht betroffen sind, weiterlaufen
lassen kann. Mit dem Effekt, dass die
Produktionsunterbrechung so gering
wie nötig ist und die Produktion so
schnell wie möglich wieder aufgenommen
werden kann.
Mehr Sicherheit mit Lichtgeschwindigkeit
Bei der Vernetzung großer Produktionsanlagen
kommt man um
ein Netzwerk aus Glasfaser nicht
mehr herum. Die Lichtwellenleiter
übertragen die Daten über große
Distanzen störungsfrei und schnell
mit z. B. 1 GBit/s. Selbst bei einem
Netzwerk von 1.200 m Länge tritt
ein Not-Halt sofort in Kraft. Darüber
hinaus stellt eine Verlegung im Außenbereich
kein Problem mehr dar,
denn Glasfaser ist resistent gegen
elektromagnetische Störungen, die
z. B. bei Gewittern auftreten.
Passend zu den fehlersicheren
Steuerungen der Serien S7-300F
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Unser Konzept „Not-Halt statt Not-Aus“
verschafft den Unternehmen einen
relevanten Wettbewerbsvorteil.
Jörg Lehmann, Lehmann Engineering
oder S7-400F und der dezentralen
Peripherie mit Remote-IO-Systemen
wird Profinet als Kommunikationsnetzwerk
genutzt. Die sicherheitsrelevanten
Daten werden mit dem
Profisafe-Profil als Black Channel
über Profinet übertragen. Die Projektierung
erfolgt mit der Software
Step7-Safety.
Das Glasfaser-Netzwerk ist in
Kombination mit der fehlersicheren
Steuerung Siemens S7-416F
im Falle eines Not-Halts unschlagbar
schnell und zuverlässig. Vor allem
die unterschiedlichen Befehle,
die bei einem Not-Halt ausgeführt
werden müssen, werden schnell
und korrekt softwaregesteuert an
die entsprechenden Aktoren und
Produktionsteilanlagen geschickt:
Halt für die vom Störfall betroffenen
Teilanlagen, und damit Pumpen
anhalten und Ventile schließen.
Gleichzeitig können die nicht betroffenen
Teilanlagen weiter laufen. Ein
so angehaltenes Produktionssystem
lässt sich wesentlich schneller und
leichter wieder anfahren, da keine
Programme und Rezepturen abgebrochen
wurden.
Not-Aus oder Not-Halt –
das ist hier nicht die Frage
Nehmen wir ein Beispiel aus der
Praxis: Ein Hersteller pharmazeutisch-optischer
Geräte hat seine
gesamte Produktion vom Tanklager
über mehrere Produktionsanlagen
bis zur Abfallentsorgung mit einem
Lichtwellenleiterring aus Glas
vernetzt. Sämtliche Produktionsteilbereiche
können von mehreren
Bedienstationen aus beobachtet
und gesteuert werden. Etliche Siemens-Switche
und ein Redundanzmanager
sorgen dafür, dass die
Daten im Ring immer im Fluss bleiben,
egal in welche Richtung. Dank
fehlersicherer Steuerung Siemens
S7-416F werden die Signalpakete
zu den Remote-IO (RIO)-Stationen
und Steuerungen der Package-Units
in den Teil- und Produktionsanlagen
übertragen. So ist die fehlerfreie und
zuverlässige Übertragung aller sicherheitsrelevanten
Daten gewährleistet.
Kommt es in einem Bereich
dieses Produktionskreislaufs zu einer
Störung, so wird dies sofort an
alle sieben Bedienstationen gemeldet.
Per Not-Halt-Taster wird das
gesamte Not-Halt-System in Gang
gesetzt: der gefährdete Bereich wird
in einen sicheren Halt-Zustand gebracht.
Die übrigen Bereiche können
zum Teil weiterarbeiten.
Wenn Lösemittel im Produktionsprozess
verwendet werden,
sind besondere Anforderungen im
Arbeits- und Gefährdungsschutz
zu berücksichtigen. Das Not-Halt-
System wird dem in vollem Umfang
gerecht. Mit SIL1 und SIL2 sind im
Lichtwellen-Netzwerk Signale für
Not-Halt, Gaswarnung und Brandschutz
integrierbar.
Problemfall Lösemittelaustritt
Das Werk hat mehrere getrennte
Produktionsbereiche. Treten in einem
Lösemittel aus, so besteht akute
Brandgefahr. Statt eines Not-Aus mit
hardwaregestützter Abschaltung (PL)
der gesamten Produktion wird ein
Not-Halt mit softwareunterstütztem
Anhalten (SIL) des betroffenen Produktionsbereiches
ausgelöst. Gleichzeitig
werden die Lösemittelpumpen
bereits im Tagestanklager angehalten
und die Ventile geschlossen. Der Tagestankbehälter
ist von diesem Störfall
nicht betroffen. Das Rührwerk
kann weiterlaufen und die Lösung
homogen halten. Lediglich der Lösemittelaustrag
ist im Not-Halt, um den
gestörten Produktionsbereich nicht
weiter zu versorgen. Ist der Schaden
behoben, kann die Produktion schnell
wieder fortgesetzt werden.
Problemfall volle Abfalltanks
Die Abfallflüssigkeit kann nicht
rechtzeitig abgeholt werden. Die
Folge: die Abfalltanks sind voll. Ein
Sensor im vorgeschalteten Puffertanklager
stellt fest, dass die Abfallflüssigkeit
nicht weitergeleitet werden
kann. Der Sensor bringt das sicherheitsgerichtete
Not-Halt-System
in Gang und setzt den Tagestankbehälter
in Not-Halt. Die Produktion
wird ebenfalls angehalten – nicht
ausgeschaltet, wobei das Rührwerk
im Tagestankbehälter weiterlaufen
kann. Sobald das Abfalltanklager
geleert ist, kann der Not-Halt durch
den Bediener quittiert werden und
die gesamte Produktion wieder fortgesetzt
werden. Im GMP-Umfeld
wird diese Situation im Chargenprotokoll
dokumentiert.
Wettbewerbsvorteil durch Not-Halt
Jeder Produktionsausfall kostet
Geld. Deshalb kann es nur im Interesse
eines jeden Unternehmens
liegen, die Produktion so selten
wie nötig und so kurz wie möglich
anzuhalten. Im Gefahrenfall hatte
man bis jetzt keine Wahl. Mit Not-
Aus wird der gesamte Produktionsprozess
ausgeschaltet, nichts läuft
mehr. Alle Programme und Rezepte
sind abgebrochen. Das Hochfahren
der Produktion ist immer mit einem
großen Aufwand verbunden und
kostet Zeit und Arbeit sowie verlorene
Rohstoffe. Not-Halt schaltet nicht
einfach aus sondern hält intelligent
an. Und zwar nur das, was wirklich
aus Sicherheitsgründen angehalten
werden muss. Alles andere kann
weiter laufen. Mit dem Resultat, dass
die Anlage schneller wieder produzieren
kann, weil nur Teile wieder
hochgefahren werden müssen. Not-
Halt sorgt nicht nur für die Sicherheit
im Produktionsprozess, es verschafft
dem Unternehmen auch einen
relevanten Wettbewerbsvorteil.
Jörg Lehmann, Lehmann
Engineering GmbH, Osthofen
▪▪
j.lehmann@leh-gmbh.com
www.leh-gmbh.com
Schutzkonzept beim Problemfall „Lösemittelaustritt in Produktionsteil 1“
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