Analysesystem garantiert saubere Luft

Betreiber von Müllverbrennungsanlagen und Großkraftwerken sind zur kontinuierlichen Überwachung der Emissionen verpflichtet. Für das Analysesystem müssen daher 98 % Mindestverfügbarkeit garantiert werden. Was dazu nötig ist, sagt Bernd Kunath.

Die Dr. Födisch Umweltmesstechnik AG als Lieferant hochwertiger Analysesysteme setzt bei der Auswahl der Steuerungstechnik auf Systeme von Panasonic Electric Works. Zusammen mit dem Kernstück des Produkts, dem Analysator, und weiteren Komponenten bildet die Panasonic SPS das Analysesystem MCA 04. Die zum Einsatz kommende speicherprogrammierbare Steuerung der Serie FP2 kann modular durch Einsatz eines Baugruppenträgers zusammengestellt werden. Die Dr. Födisch Umweltmesstechnik AG schätzt es, je nach Bedarf der gesamten Applikation auf einen großen Pool an verschiedenen digitalen, analogen und intelligenten FP2-Modulen flexibel zurückgreifen zu können. Die Automatisierungsaufgaben des MCA-04-Analysesystems bestehen im Wesentlichen aus sechs Punkten: der Pumpensteuerung für die Messgaspumpe, der Regelung von bis zu acht Heizzonen mittels PID-Funktionsbaustein, der Ansteuerung des Analysators sowie dessen Alarmmanagement, der Datenkommunikation via Modbus zum Analysator, der Messdatenaufbereitung zur Weitergabe an ein Prozessleitsystem der Gesamtanlage und der datentechnischen Anbindung an andere Automatisierungskomponenten im gesamten Umfeld der Anlage.

Die PID-Regler, diese sind im Programmiertool FPWin Pro 6 integraler Bestandteil der Basisbibliotheken, werden zur Heizungsregelung der gesamten Gas-Leitungsstrecke herangezogen. Dazu gehört die Gasentnahmesonde im Abgaskamin der Müllverbrennungsanlagen und Großkraftwerken, die erste Entnahmeleitung bis zur Pumpe, die beheizte Messgaspumpe, die Zuführungsleitung zum Analysator und evtl. die Messgasrückführung in einer beheizten Leitung.

Exakte Regelung auf 185°C

Ein besonderes Augenmerk legen die Ingenieure der Dr. Födisch Umweltmesstechnik AG auf die exakte Regelung jeder Komponente auf 185° Celsius. Dies ist zwingend erforderlich, um eine Kondensation im Leitungsverlauf zu verhindern und damit unverfälschte Messwerte zu erhalten. Besonders die Kondensation von H2O und HCl würde zu einer Verfälschung der Messwerte führen und muss daher hundertprozentig ausgeschlossen werden. Der Analysator wird bidirektional durch Verwendung des quasi Standardfeldbus-Protokolls Modbus RTU an die SPS angebunden. Dabei werden circa 750 Doppeldatenworte im Format Real permanent ausgetauscht. Diese schnelle und sichere Datenkommunikation dient v. a. der Betriebssicherheit des NDIR Photometers im Analysator mit seinen teils zeitkritischen Prozeduren. Zudem bekommt der Analysator aus der Gaszuführung, die für eine optimale Messung notwendigen Parameter (Temperaturen, Gasdurchflüsse etc.), mitgeteilt.

Die eingesetzte Steuerung FP2 verantwortet außerdem als Datenkopf und Datenlogger die Kommunikation zu übergeordneten Leitsystemen. Die Endkunden können hier wahlweise zwischen Modbus, Profibus DP, CANopen, DeviceNet, Serielle Verbindungen sowie 3964R/RK512, AS511, Standard Ethernet und Verwendung des Panasonic-FP-OPC-Servers oder Modbus TCP wählen. Fällt die Entscheidung des Anlagenbetreibers auf Ethernet, kann bei der Steuerungsserie FP2 beispielsweise eine Ethernet Kommunikationskarte mit 10/100MBit/s oder der multifunktionale FP-Web-Server 2 verwendet werden. Der FP Web-Server 2 ermöglicht bis zu 10 gleichzeitige Datenanbindungen; zum Programmieren, zum Monitoren während der Inbetriebnahme oder z. B. zur Kommunikation via OPC-Server. Des Weiteren erlaubt die Systemarchitektur den Versand von E-Mails mit angehängter Datendatei, welche gespeist mit wichtigen Betriebsdaten aus der SPS im CSV-Format verschickt werden. Und nicht zuletzt trägt das Produkt die Bezeichnung Web-Server, da es als HTML-Server dynamische Prozesse sehr einfach visualisieren kann. Diesen Server-Dienst stellt der FP Web-Server 2 über ein angeschlossenes Modem oder über die Ethernet-Verbindung zur Verfügung. Über die Ethernet-Verbindung mit Portforwarding am DSL-Modem oder einem anderen Internet-Gateway ist der FP Web-Server 2 sogar zur Visualisierung im Internet geeignet. Dies gewährleistet unter Verwendung von Login und Passwort weltweiten Zugriff auf die Anlagen. Gerade dieser Aspekt verschafft dem Wartungspersonal deutliche Zeit- und Kostenvorteile.

Große SMS-Störmelder-Bibliothek

Für den dauerhaft sicheren Betrieb und auch zur Einhaltung kurzer Reaktionszeiten im Servicefall werden verschiedene Fernprogrammierungslösungen unterstützt. Diese reichen von einer einfachen Verbindung via Wählmodem, einem GSM-Terminal bis hin zu einer permanenten GPRS-Datenverbindung. Das Wählmodem ermöglicht eine Einwahl über die SPS-Programmiersoftware FPWin Pro 6 oder einer Visualisierungssoftware mit entsprechenden Tools. Das Absetzen einer SMS-Störmeldung kann jederzeit nach Bedarf erfolgen. Bei Verwendung eines GSM-Terminals ergeben sich die gleichen Möglichkeiten wie beim Einsatz einer Wählmodemverbindung, jedoch können SMS-Nachrichten auch empfangen und damit effektiv auf den Prozess eingewirkt werden. Panasonic Electric Works stellt für diesen Anwendungsfall eine umfangreiche SMS-Störmelder-Bibliothek zur Verfügung. Der Endkunde kann, ohne in das SPS-Programm eingreifen zu müssen, mittels einfacher Windows Parametrieroberfläche Textmeldungen und Adressaten der Störmeldungen dem jeweiligen Anwendungsfall einfach und sicher anpassen.

Technisch auf dem neuesten Stand sind GPRS-Mobilfunkanbindungen. Die GPRS-Kommunikation eignet sich in der Hauptfunktionalität v. a. für die Protokollierung der wichtigen Nutzdaten der Emission der gesamten Anlage und für die schnelle Weitergabe von Meldungen in Bezug auf Ausfälle best. Aggregate, Störungen bei Regelprozessen und Abweichungen in den einzelnen Teilmodulen des Emissionsanalysesystems. Neben der Protokollierung kann das GPRS-Terminal mittels CSD-Verbindungsaufbau auch zum Fernprogrammieren und zur Onlinediagnose verwendet werden. Das Absetzen einer SMS im Störungsfall ist möglich, sollte die mittlerweile flächendeckende und hoch-verfügbare GPRS-Technologie doch einmal gestört sein. In der Regel werden die Alarmierungen allerdings für fast alle Störmeldearten von der GPRS-Zentrale abgewickelt.

Besonders hilfreich: Wizzard-Funktion

Die Programmierung der speicherprogrammierbaren Steuerung erfolgt mit dem bewährten Programmiersystem FPWin Pro 6 von Panasonic. Die verschiedenen Aufgabenstellungen beim Emissionsanalysesystem werden jeweils in dem am besten geeigneten Editor erstellt. Logikverknüpfungen für die Pumpensteuerung und das Alarmmanagement sind im Kontaktplan (KOP) und in der Funktionsbausteinsprache (FBS) am besten realisierbar, die komplexe Kommunikation zum Analysator ist zum einen intelligent in verschiedenen Programmmodulen aufgeteilt und zum anderen in der Sprache ‚Strukturierter Text’ (ST) ausprogrammiert. Sequentielle Prozessabläufe werden auch aufgrund der guten Diagnosemöglichkeiten in der Ablaufsprache generiert.

Hierbei wird der Programmierer über Wizzards zeitsparend vom Programmiertool unterstützt. Bei der Programmierung in ST und bei der Anwendung von verschiedenen Funktionen und Funktionsbausteinen ist es besonders hilfreich, wenn über die Wizzard-Funktion bereits das Grundgerüst des gewünschten Programmcodes automatisch eingefügt werden kann. Zur Inbetriebnahme sowie im Servicefall stehen dem Anwender verschiedene Monitoringfunktionen zur Verfügung. So sind das Setzen von Haltepunkten, ein Einzelschrittmodus und das Forcen von I/Os nützliche Werkzeuge um schnell und sicher Aussagen über das Verhalten des Anwenderprogramms treffen zu können. Für das online Aufschalten auf die SPS wird eine direkte serielle, eine Ethernet oder eine Modem-Verbindung inklusive Telefonbuch-Funktionalität unterstützt. Die Dr. Födisch Umweltmesstechnik AG gilt bei ihren Kunden als innovativer und servicefreundlicher Lieferant für Emissionsanalysesysteme und setzt dabei seit Jahren erfolgreich auf Produkte aus dem Hause Panasonic Electric Works. Denn gerade in wirtschaftlich anspruchsvollen Zeiten sind Langlebigkeit, höchste Verfügbarkeit und einfach zu bedienende Systeme Schlüsselkriterien für den erfolgreichen Vertrieb.

Mehr Infos: www.panasonic-electric-works.de