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| Clyde Bergemann Inc; Atlanta (USA) | | "Polieren" will gelernt sein | Als renommierter Hersteller von Kesselreinigungssystemen arbeitet die amerikanische Clyde Bergemann Inc. konsequent an der Optimierung ihrer Maschinen bzw. Anlagen. Die dortigen Prozessingenieure sehen im modernen Motormanagement einen wichtigen Faktor für flexible und zuverlässige Steuerungskonzepte. Allerdings kommt es darauf an, dass entsprechende Geräte mehr als nur die übliche Strommessung zu bieten haben.
Die effiziente bzw. wirtschaftliche Verbrennung fossiler Brennstoffe ist für Energieunternehmen von entscheidender Bedeutung, um den stetig wachsenden Energiebedarf einer florierenden Weltwirtschaft decken zu können. Da die Effizienz eines Kessels maßgeblich von der Sauberkeit seiner Heizfläche abhängt, investieren Energieunternehmen verstärkt in die Modernisierung ihrer Kesselreinigungsanlagen.
Als führender OEM-Anbieter von hochentwickelten Kesselreinigungssystemen bietet das in Atlanta, USA, ansässige Unternehmen Clyde Bergemann (CB) eine breite Palette an sogenannten On-Load-Reinigungslösungen für unterschiedliche Kesselarten. Das Angebot reicht von einfachen Rußbläsersystemen bis hin zu komplexen, intelligenten Kesselreinigungssystemen mit Sensorsteuerung.
Intelligente Kesselreinigungssysteme sind mit Sensoren zur Überwachung des Reinigungsprozesses ausgestattet. Die Sensoren versorgen das CB-Steuersystem mit Daten, anhand derer festgelegt wird, welcher Rußbläser wo als nächstes zum Einsatz kommt. Dieses intelligente System trägt nicht nur zu einer erheblichen Verbesserung der Kesselleistung bei, sondern minimiert darüber hinaus auch die Stillstandszeiten.
Vereinfachte Installation und Wartung
Jim Noland, Ingenieur für Steuerungstechnik bei Clyde Bergemann, konzentrierte seine Suche nach einer Motormanagement-Lösung für die unternehmenseigenen Kesselreinigungsanlagen von vornherein auf eine dezentrale Peripherielösung, die eine Einzelverdrahtung und Leitungsverlegung vom Automatisierungssystem zu den Rußbläsern überflüssig machte. Der Grundbetrieb der Rußbläser sollte hierbei notfalls auch unabhängig von der SPS, vor Ort über eine manuelle Steuerung möglich sein. Ein einzelnes Kabel sollte vom SPS-Schrank zu den anderen Rußbläsern geführt werden (daisy chain), um einen unabhängigen Betrieb im Falle von SPS-Störungen sicherzustellen. Jim Noland berichtet: ?Wir suchten nach einer Lösung, die auch im Steuerstromkreis fast ohne festverdrahtete Schaltungstechnik auskommt. Der Vorteil dabei ist, dass ein einheitliches Motormanagement-System die kundenspezifischen Schaltungen für die einzelnen Rußbläsertypen ersetzt und dadurch ein hoher Standardisierungsgrad erreicht werden kann. Daneben spart ein solches Konzept Verdrahtungsaufwand in erheblichem Umfang."
In dieser Situation kam Simocode pro von Siemens ins Spiel: Dieses flexible und modular aufgebaute Motormanagement-System für Niederspannungsmotoren ermöglicht eine einfache Anbindung an übergeordnete Automatisierungssysteme über Profibus DP. Sämtliche Schutz-, Überwachungs- und Steuerungsfunktionen eines Motorabzweigs werden so durch ein kompaktes Gerät abgedeckt, das eine Reihe weiterer Vorteile mitbringt:
vom Automatisierungssystem unabhängiger, multifunktionaler elektronischer Motorschutz
Flexible Motorsteuerungssoftware
Detaillierte Betriebs-, Service- und Diagnosedaten
Offene Kommunikation über den Standard-Feldbus Profibus DP
Dank der vereinfachten Installation, Wartung, Fehlerbehebung sowie des leichteren Modultauschs werden die Kosten über die gesamte Lebensdauer der Rußbläser gesenkt. Zudem können deren lokale Schaltkreise unabhängig vom Schaltschema der SPS verdrahtet werden, da alle notwendigen Statussignale des Motors von Simocode pro generiert werden; diese erhält die SPS auf direktem Weg über den Profibus. Kommt es zum Stromausfall bei der speicherprogrammierbaren Steuerung, sind die Rußbläser in der Lage, über die lokale Ansteuerung weiter zu arbeiten.
Da Clyde Bergemann bereits seit über zehn Jahren mit Siemens auf dem Gebiet der Motorsteuerung zusammenarbeitet und durchwegs positive Erfahrungen mit deren Produkten gesammelt hat, stand der Elektrotechnikkonzern von Anfang an in der engeren Auswahl. Bei näherer Betrachtung des Motormanagement-Systems Simocode pro fielen Jim Noland und Sandeep Shah, Leiter des Unternehmensbereichs Technologie, der im Vergleich zum Markt große Umfang an nützlichen Zusatzfunktionen auf. Das hat die Kaufentscheidung letztendlich erheblich vereinfacht.
Die Einführung von Simocode pro erleichterte die Arbeit von Noland und seinen Ingenieurskollegen bei Clyde Bergmann erheblich. ?In einem standardisierten Schaltplan und Hardwareaufbau ersetzt heute die unterschiedliche Parametrierung der Geräte eine Vielzahl unterschiedlicher, festverdrahteter Schaltungen, die bisher für die einzelnen Rußbläsertypen notwendig waren. Die Zeitersparnis ist beachtlich."
Alle Rußbläsertypen besitzen ein anderes Steuerungsschema. Eine Anlage ist beispielsweise so programmiert, dass der aktive Teil zwischen Ein- und Ausfahren acht Zehntel Sekunden verharrt. Dank des neuen Systems muss diese Logik nicht mehr verdrahtet, sondern im Motormanagement-System einfach parametriert werden. Im Vergleich zu früher, als alle Änderungen mit aufwändigen Umverdrahtungen verbunden waren, kann diese Logik jederzeit binnen Sekunden modifiziert werden, ohne eine Produktionsunterbrechung zu verursachen. ?Wir haben mit dieser Lösung nicht nur ein dezentrales System gefunden, das unseren Anforderungen entspricht, sondern profitieren zusätzlich von der vereinfachten Konfiguration bzw. Parametrierung. Darüber hinaus lässt sich das System problemlos an den Profibus anbinden und bietet eine standardisierte Schnittstelle", lobt Noland.
Die Profibus-Schnittstelle sowie der damit verbundene, höhere Detaillierungsgrad, der sich direkt auf die Rußbläserleistung auswirkt, waren Schlüsselfaktoren beim Entschluss, das Motormanagement-System von Siemens einzusetzen. Während konventionelle Systeme lediglich die Zykluszeit anzeigen und signalisieren, ob sich das System im Betrieb oder im Fehlerzustand befindet, liefert die gewählte Lösung eine Vielzahl weiterer Informationen. Die Geräte übertragen die tatsächlichen Motorströme aller drei Phasen, die Motordrehrichtung, sowie den Überlastzustand an die SPS. Sandeep Shah erklärt: ?Das ist äußerst vorteilhaft für uns, da wir jetzt viel mehr Details zum Status eines Motors erhalten als mit einem konventionellen Steuerungssystem." Falls der Strom beispielsweise zu stark ansteigt, kann der Anwender vor einem Ausfall des Rußbläsers vorbeugende Wartungsmaßnahmen einleiten.
Wie bei jeder Industriemaschine ist auch bei dieser Anwendung der Faktor Zuverlässigkeit außerordentlich wichtig. Bei Ausfall eines Rußbläsers werden Teile des Kessels nicht gereinigt, was zur Ablagerung von Verbrennungsrückständen sowohl auf den Heizflächen, als auch auf den Wärmeaustauschern führt. Die Konsequenz daraus ist, dass die Wärmeübertragung behindert und die Kesselleistung entsprechend gemindert wird. Deshalb gilt: Bei Clyde Bergemann besitzen Motormanagement-Systeme, die zuverlässig die Kesselleistung sowie die kontinuierliche Entfernung der Rußablagerungen sicherstellen, oberste Priorität.
Sicherheit und Zuverlässigkeit
Obwohl für den OEM feststand, dass nur eine dezentrale Peripherielösung in Frage kommt, wollte man aus Sicherheitsgründen eine komplette Abhängigkeit von der SPS vermeiden. ((Bild 2a oder 2b) ?Die erste Frage, die sich immer stellt, wenn dezentrale Peripherieschnittstellen in Betracht gezogen werden, ist die, was im Falle einer Kommunikationsunterbrechung mit dem Automatisierungssystem passiert. Die Tatsache, dass Simocode pro eine eigene interne Logik abarbeitet, war für mich ausschlaggebend, da nur so eine lokale Programmierung bzw. Steuerung möglich ist. Dadurch können wir zumindest den manuellen Betrieb über den Verteilerkasten des Rußbläsers sicherstellen, selbst wenn das Profibus-Kabel durchgeschnitten und die Kommunikation gestört wird oder das Automatisierungssystem selbst ausfällt", fasst Shah zusammen.
Ein weiterer Pluspunkt des Motormanagement-Systems Simocode pro von Siemens gegenüber dem alten Systemaufbau in Bezug auf Sicherheit und Zuverlässigkeit ist die Möglichkeit der Fehlererkennung bei Endschaltern. Dadurch kann CB seine Rußbläser aktiv überwachen anstatt erst bei einem durch einen fehlerbehafteten Endschalter verursachten plötzlichen Ausfall reagieren zu können. ?Mit dem früheren System war die SPS nicht in der Lage, die Endschaltereingänge am Rußbläser zu überwachen. Der Ausfall eines Endschalters konnte erst nach dessen Anlauf und Überschreitung der Zykluszeit erkannt werden. Jetzt können wir den Status der Anlagen überwachen und sie bei Auftreten eines Problems automatisch deaktivieren", berichtet Noland.
?Dank der Vielzahl an Zusatzfunktionen und Diagnosemöglichkeiten von Simocode pro sind wir unseren Mitbewerbern einen großen Schritt voraus", resümiert Sandeep Shah.
Ein weiterer Vorteil des Systems sind die integrierten Motorschutzfunktionen, die bei Auftreten einer Überlast oder einer anderen Störung die Schützausgänge umgehend deaktivieren oder die Fahrrichtung sogar umkehren können. Abgerundet wird das Schutzkonzept durch die integrierten Schutzfunktionen, dank derer die Schutzlogik nicht über die SPS abgewickelt werden muss. Zum Erfassen einer Überlastauslösung müssen keine I/Os des Automatisierungssystems belegt werden. Überlastauslösungen lassen sich bequem über die Mensch-Maschine-Schnittstelle (HMI) zurücksetzen.
Die flexible Parametrierbarkeit von Überlastvorwarnungen bzw. der Überlastauslösung ermöglicht die individuelle Konfiguration von Aktionen in Abhängigkeit der Höhe der Überlast. In einer typischen Überlastsituation sollte ein Rußbläser beispielsweise sofort zurückfahren und keine Überlastauslösung initiieren, um den teuren Kessel gegen Beschädigung zu schützen. Im Falle eines blockierten Rotors wiederum sollte das Motormanagement-System nicht auslösen, um eine Beschädigung des Antriebsstrangs zu vermeiden. Diese Konfigurationstiefe lässt sich mit Standard-Steuerungssystemen nicht ohne zusätzlichen Programmier- und Verdrahtungsaufwand erreichen.
Noland fasst zusammen: ?Der Einsatz von Simocode pro hat unsere Erwartungen bei Weitem übertroffen. Es hält nicht nur, was es verspricht, sondern bietet zahlreiche weitere Vorteile. Das Motormanagement-System ist sehr einfach zu parametrieren und stellt auch bei rauen Umgebungsbedingungen einen zuverlässigen Betrieb sicher."
erschienen in: MM Das Industriemagazin 35/06 |
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