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process newsDas Magazin für die Prozessindustrie

Ausgabe 4 | Dezember 2012 | siemens.de

Ein Markt in BewegungTrends in der Antriebstechnik

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process news 4/2012 | Rubrikprocess news 4/2012 | Inhalt

Editorial03 Mehr Produktivität und Effizienz

Titel04 „Der Markt ist in Bewegung“

Linde AG, Deutschland

Antriebstechnik08 Standardisiert und trotzdem individuell

Sinamics G120

10 Effizient beratenKläranlage Geldersheim, Deutschland

13 Produktiver mahlenAntriebe für Vertikalmühlen

Zement14 Solide Basis

Building Materials Industry Company, Ägypten

Verpackung16 Intelligent verpackt

Meypack Verpackungssystemtechnik GmbH, Deutschland

Condition Monitoring18 Volle Verfügbarkeit

Getriebewerk Penig, Deutschland

Prozessleittechnik20 Systemwelten zusammenführen

Integration von Schaltanlagen

22 Kein ZugriffIndustrial Security

24 Virtuelle InbetriebnahmeSimulation für die Prozessindustrie

Anlagenbau26 Perfekte Optimierung

Zeppelin Systems GmbH, Deutschland

Pharma28 Sauber integriert

Schülke & Mayr GmbH, Deutschland

Erneuerbare Energien30 Energieversorgung mit Vollgas

North-Tec Maschinenbau GmbH, Deutschland

32 Aus einem GussArnold-Blume Bioenergie GmbH

Web Exclusive34 Wägetechnik, Wasseraufbereitung, Sipart PS2

Dialog35 Heftvorschau

Schwerpunkt AntriebstechnikDie Antriebstechnik ist für die Energieeffizienz und Produktivität in der Prozessindustrie von zentraler Bedeutung. Unternehmen wie die Linde Engineering Division stehen hier vor neuen Heraus forderungen. Das Titelbild zeigt einen Ofen in der Linde-Wasserstoff- Erzeugungsanlage in BurghausenFoto: The Linde Group

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Editorial | process news 4/2012

Fakt ist: In Fabriken werden bis zu 70 % der elektrischen Energie für den Betrieb von Antriebssystemen aufgewendet – und je höher dabei der Energiebedarf ist, desto größer ist auch das Einsparpotenzial. Daher kann die Antriebstechnik in einer energieintensiven Disziplin wie der Prozess-industrie einen großen Beitrag zu Kosteneinsparungen über den Anlagen-lebenszyklus hinweg leisten – ein Thema, das auch unseren Kunden sehr wichtig ist, wie uns Kurt Eder von Linde Engineering im Interview auf Seite 4 bestätigt.Als führender Industrieausrüster für elektrische Antriebslösungen ist Siemens Drive Technologies seinen Kunden und der Umwelt gegenüber verpflichtet. Aus dieser Überzeugung heraus identifizieren wir gemeinsam mit Partnern und Kunden Energiesparpotenziale. Dazu gehört, dass wir schon bei der Herstellung unserer Motoren und Antriebe auf Energieeffizienz achten – lesen Sie dazu auf Seite 18, wie das Siemens-Getriebewerk in Penig bei Chemnitz mit Anlagenüberwachung und Energiemanagement die Produktivität und die Energiebilanz verbessern konnte.Bei der Weiterentwicklung des Automatisierungs- und Antriebsportfolios steht für uns langfristig die informationstechnische Integration im Vorder-grund. Die Steigerung der Produktivität unserer Kunden beim Engineering und Betrieb ihrer Anlagen kommt heute maßgeblich aus der IT-basierten Verknüpfung der Steuerungs- und Antriebskomponenten. Unsere Simotics Motoren sind ein wesentlicher Bestandteil für Anwendungen mit inte-griertem Antriebsstrang und gehören zu unserem TIA-Angebot genauso wie spezielle Umrichterlösungen für die Prozessindustrie und leistungsfähige Antriebskonzepte für Mühlen. Mehr zu diesen und zu weiteren Themen rund um unser Angebot für die Prozessindustrie finden Sie ebenfalls in dieser Ausgabe.

Viel Spaß beim Lesen!

Ralf-Michael Franke CEO Division Drive Technologies

Mehr Produktivität und Effizienz

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process news 4/2012 | Titel

Herr Eder, als Leiter der Elektrotechnik innerhalb der Linde Engineering Division sind Sie für die elektrotechnische Ausrüstung von Anlagen auf der ganzen Welt verantwortlich. Warum befassen Sie sich in diesem Zusammenhang so intensiv mit der Antriebstechnik?Kurt Eder: Wir befassen uns in diesen Anlagen sozusa-gen mit allem, was einen Stromanschluss hat – ab dem Mittelspannungskabel und wenn der Kunde es will, sogar mit Telekommunikations- und Zugangskontroll-systemen. Aber natürlich vor allem mit den Antrieben, denn sie stellen – vielleicht nicht zahlenmäßig, aber si-cher hinsichtlich der benötigten Leistung – den größ-ten Anteil der Verbraucher in einer Chemieanlage.

Aber sind Antriebe nicht eigentlich ein „Brot-und-Butter-Geschäft“? Die Technik ist doch im Prinzip etabliert.Eder: Das könnte man auf den ersten Blick vermuten. Allerdings gibt es durchaus immer wieder neue Ent-wicklungen, die den Bereich der Großantriebe in der Verfahrenstechnik in Bewegung bringen. Nehmen Sie beispielsweise die drehzahlgeregelten Antriebe: Frequenzumrichter haben die Verfahrenstechnik schon früh erobert. Am Anfang hat es eine Weile ge-dauert, bis das neue Konzept angenommen wurde,

Am Grundprinzip hat sich seit über hundert Jahren nur wenig geändert – und dennoch ist die elektrische Antriebstechnik in der Prozessindustrie ein sehr dynamisches Feld, das sich ständig weiterentwickelt. Auch die Linde Engineering Division steht hier vor neuen Herausforderungen, wie uns Kurt Eder in einem Gespräch bestätigt.

Linde AG, Deutschland

weil es im Vergleich zu einem einfachen Ein-Aus-Schütz relativ kompliziert ist. Mittlerweile gilt die Technik jedoch als etabliert. Heute gibt es sogar schon Großantriebe, bei denen zum Anfahren ein Umrichter eingesetzt wird.

Das nächste große Thema ist die Energieeffizienz. Erst wurde sie nur in Fachkreisen diskutiert, heute schreiben unsere Kunden in ihren Ausschreibungen Standards vor. Neben den Investitionskosten einer Anlage gehen zunehmend auch die Betriebskosten in die Anlagenspezifikationen ein. Das sehen wir in den Ausschreibungsunterlagen, in denen bei den Betrei-bern ein Umdenken einsetzt und sie neue Schwer-punkte setzen, um die Betriebskosten zu beeinflussen. Und als große Verbraucher bieten Antriebe eben auch ein entsprechend großes Einsparpotenzial. Das Grundprinzip eines elektrischen Antriebs gibt es seit über einhundert Jahren – in der Anwendung gibt es aber immer wieder neue Themen, denen wir uns stel-len müssen.

Und was heißt das konkret für Sie und Ihre Partner?Eder: Das heißt, dass wir in einem nach wie vor sehr kostengetriebenen Wettbewerbsumfeld innovative Lö-sungen finden müssen, die kostengünstig und effizient

„ Der Markt ist in Bewegung“

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Titel | process news 4/2012

sind. Daraus ergibt sich für uns die Erfordernis, dass An-triebe universell einsetzbar sein müssen, um unseren Engineeringaufwand zu begrenzen. Wir bauen in vie-len Regionen der Welt, wo zum Teil andere Normen gelten, das gesamte Marktumfeld anders ist. Dann ist es gut, wenn wir Teile oder Komponenten einer Lösung wieder verwenden können. So lassen sich auch bereits gemachte Erfahrungen erneut nutzen.

Gleichzeitig müssen Antriebe auch flexibel sein. Op-timal ist es, wenn man den Motor so auslegen oder zu-sammenstellen kann, dass er nur die Merkmale besitzt, die man für diese Anwendung wirklich braucht. Ein Kunde schreibt viele Features ins Pflichtenheft – die wir natürlich gerne erfüllen –, ein anderer verlangt eine er-heblich schlankere Variante. Insofern kommt es uns entgegen, wenn ein Lieferant bei seinen Antrieben sol-che Optionen bieten kann – und uns ein Produkt liefert, das unseren Anforderungen hinsichtlich Preis und Leis-tung voll entspricht. Wir haben mit Siemens genau so einen Partner gefunden. Siemens kann die erforder-lichen Optionspakete liefern und auch im Bereich der Angebotsunterbreitung mitarbeiten.

Was genau meinen Sie damit?Eder: Wir entwickeln aus den Ausschreibungsunter-lagen unsere Anforderungen – und dann kommt es

durchaus vor, dass die Experten von Siemens bei uns nachfragen, ob bei bestimmten Großantrieben auch eine alternative, oftmals günstigere Lösung infrage kommt. Das ist ein ganz klares Miteinander, bei dem Anfrage und Lieferantenlösung aufeinander abge-stimmt werden, um die optimale Lösung für den Kun-den zu finden. Ich denke dabei an einen Auftrag, den

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„Wir müssen in einem

kostengetriebenen

Wettbewerbsumfeld

innovative Lösungen

finden, die

kostengünstig und

effizient sind.“Kurt Eder, Leiter Elektrotechnik,

Linde AG, Engineering Division

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dass Chemieanlagen – und damit auch die Leistung der Einzelantriebe – immer größer werden. Heute sind Motoren mit 60 MW durchaus kein Einzelfall. Sol-che Motoren haben heute immer öfter einen Anfahr-umrichter, nicht in erster Linie wegen eines effizien-teren Anlagenbetriebs, sondern vor allem, um die An-fahrlast für das Netz zu begrenzen. Wir dringen damit in unseren Anlagen in Bereiche vor, die früher Ener-gieversorgern vorbehalten waren.

Ein Projekt, das wir vor kurzem bearbeitet haben, beinhaltete die Versorgung eines großen Luftzerle-gers über eine 220-Kilovolt-Freileitungseinspeisung. Diese Art der Energieversorgung war früher nicht die Domäne eines Anlagenbauers. Da sich aber die für so großen Anlagen benötigten Energiemengen nicht mehr auf einem niedrigeren Spannungsniveau trans-

wir kürzlich erhalten haben. Hier konnte Siemens eine Lösung mit einem Wälzlager anbieten, die deut-lich kostengünstiger war als die angedachte Lösung mit Öl-Unit. Dies gab dann letztlich den Ausschlag für den Gewinn des Auftrags. Durch genau diese Form der Zusammenarbeit konnten wir gemeinsam das attraktivere Angebot ausarbeiten – und das ist es, was wir von einem Partner im Bereich der Antriebs-technik erwarten. Großantriebe sind einfach ein be-ratungsintensives Produkt, mit Lösungen von der Stange kommen Sie da nicht weit.

Also sind Partnerschaft und Kompetenz auch bei einer vermeintlich etablierten Technik wichtig?Eder: Sogar ganz entscheidend, wie nicht nur dieses Beispiel zeigt. Ein anderer Trend auf dem Markt ist,

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10 MW

2002

2012

2014

40 MW70 MW

Immer größer, immer mehr Leistung

Mit der Anlagengröße wächst auch die Größe der Einzelantriebe. Waren vor 10 Jahren noch Antriebe in einer Größenordnung von etwa 10 MW üblich, werden aktuell bereits Einzelantriebe mit 70 MW Leistung projektiert. Das stellt Anlagenbauer vor neue Herausforderungen, benötigt ein solcher Antrieb doch so viel Strom wie eine ganze Stadt.

17.000Haushalte

(Kleinstadt)

68.000Haushalte

(Stadt)

119.000Haushalte

(Großstadt)

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portieren lassen, stellen sich uns neue Aufgaben – auch weil Energieversorger sehr schlank geworden sind und sie uns sagen: „Dieses Umspannwerk baut ihr dann nach unseren Vorgaben.“ Das bedeutet für uns, dass wir unsere Systeme in eine landesweite Stromversorgung einbinden müssen. Und der Ener-gieversorger möchte natürlich, dass wir uns gut und reibungslos einfügen.

Profitieren Sie auch hier von der Zusammenarbeit mit Siemens?Eder: Definitiv. Bei solchen Energiemengen muss man sich intensiv mit dem Thema Netzqualität befas-sen. Unsere Kunden sind aber Chemiefirmen, keine Netzbetreiber. Daher müssen wir gemeinsam mit den Experten von Siemens herausfinden, was etwa im Hinblick auf eine Filterung möglich und notwendig ist, um ein Optimum an wirtschaftlichem Nutzen zu erzielen. Das Ergebnis präsentieren wir dem Chemie-kunden, der dann wiederum damit zu seinem Netz-betreiber geht.

Gerade in den sehr dynamischen Märkten in Asien ist es auch oft so, dass der Energieversorger die Ener-gieversorgung plant, während wir bereits unseren Großantrieb auslegen. Hier müssen sich alle Beteilig-ten intensiv austauschen, damit am Ende der Ener-gieversorger unsere Lösung auch akzeptiert. Das war eine der großen Erfolgsgeschichten in der letz-ten Zeit: Wir haben im Zusammenspiel von Linde, Siemens und Anlagenbetreiber eine Lösung ent-wickelt, die der Kunde präsentierte und die so von den Spezialisten des chinesischen Energieversorgers angenommen wurde. Das zeigt, dass man mit den entsprechenden Experten auch in einem schwierigen Umfeld eine gute Lösung entwickeln kann.

Ein schöner Erfolg für Sie und natürlich auch für Siemens. Wie sehen Sie die Zukunft im Bereich der Antriebstechnik?Eder: Die Entwicklungen auf dem Markt bringen im Bereich der Antriebstechnik einiges an Chancen für Innovationen. Durch den Einsatz von Umrichtern für Großantriebe ergeben sich beispielsweise auch neue Möglichkeiten in der Gestaltung des eigentlichen Prozesses. Wir können den Kompressor anders gestal-ten und haben ein breiteres Teillastspektrum über die gesamte Anlage. Plötzlich werden damit Frequenz-umrichter in Leistungsklassen bis zu einigen Zehn MW interessant.

Und die Antriebe werden mit Sicherheit noch grö-ßer. So haben wir beispielsweise bereits jetzt für ein Projekt eine 70-Megawatt-Maschine geplant. Strom ist dabei in vielen Fällen die kostengünstigste Ener-giequelle – das heißt, dass die Dampfturbinen von elektrischen Antrieben in höhere Leistungsbereiche verdrängt werden.

Ein weiteres wichtiges Thema ist die Leistungselek-tronik. Hier werden die Komponenten allgemein günstiger, das heißt, es ergeben sich ganz neue Mög-lichkeiten für die Antriebsgestaltung. Auch die Um-

richter werden kleiner, kompakter und kostengüns-tiger. Der Einsatz von Frequenzumrichtern wird die Antriebskonzepte mit Sicherheit weiter verändern und in dem vermeintlich statischen Gebiet der An-triebstechnik für viel Bewegung sorgen.

Herr Eder, vielen Dank für dieses Gespräch.

Titel | process news 4/2012

„Man kann mit den

entsprechenden

Experten auch in

einem schwierigen

Umfeld eine gute

Lösung entwickeln.“Kurt Eder, Leiter Elektrotechnik,

Linde AG, Engineering Division

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process news 4/2012 | Antriebstechnik

Sinamics G120

Standardisiert und trotzdem individuellDer drehzahlgeregelte Antrieb von Motoren, beispielsweise bei Pumpen, Lüftern und Kompressoren spart nicht nur Energie: Die modulare Umrichterreihe Sinamics G120 bietet dem Anwender im Leistungsbereich zwischen 0,37 kW und 250 kW vielfältige Möglichkeiten, Prozesse zu optimieren, die Automatisierung zu perfektionieren und sicherheitsrelevante Aufgaben zu erledigen.

Das modulare Sinamics G120 Umrichtersystem besteht aus verschiedenen Funktionseinheiten – Control Unit (CU), Power Module (PM) und Intelligent Operator Panel (IOP) oder optional Basic Operator Panel (BOP-2)

Siemens AG

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Antriebstechnik | process news 4/2012

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Der Sinamics G120 besteht aus Leistungsteil (Power Module PM), Regler (Control Unit, CU) sowie

einem optionalen Bedienpanel (IOP bzw. BOP-2). Für Anwendungen in der Prozessindustrie ist unter anderem die hohe Überlastfähigkeit des Frequenz-umrichters interessant. Vor allem bei Blockaden durch Materialeintrag oder im Fall eines Festsitzens nach längerem Stillstand sorgt diese Eigenschaft dafür, Störungen zu vermeiden.

Energieeffizient dank Rückspeisung

Das Thema Energieeffizienz gehen die Sinamics Geräte auf gleich mehreren Feldern an. So lässt sich mit der Hiber-nation-Funktion der Frequenzumrichter in einer Warteposition halten. In Verbin-dung mit der möglichen Kommunika-tion über Profinet und dem Protokoll Profienergy lassen sich Gesamtlösungen entwickeln, die in Pausenzeiten kom-plett weggeschaltet sind und somit ent-sprechend energieeffizient arbeiten. Über die Efficient Infeed Technology vereinfacht der Sinamics G120 die di-rekte Einspeisung ins Netz. Anwender können potenzielle Energie in Strom zu-rückwandeln und sparen die sonst not-wendigen Bremswiderstände. Auch eine Netzdrossel ist dann nicht mehr er-forderlich.

Modular und flexibel

Das Markenzeichen des Sinamics G120 ist dessen Modularität. Leistungsteil, Regelungseinheit und Softwarefunktio-nen sind an die unterschiedlichsten Auf-gabenstellungen angepasst. Elektro-planer können genau die für ihre An-wendung geeigneten Komponenten auswählen und sich den optimalen Fre-quenzumrichter zusammenstellen.

Durch die individuelle Konfiguration von Leistungsteil, Regelungsbaugruppe und Software kann der Sinamics G120 an die verschiedensten Anforderungen angepasst werden. So gibt es beispiels-weise eine Control Unit CU230P-2 spe-ziell für Pumpen, Lüfter und Verdichter. Bis zu vier PID-Regler – entsprechend der Auswahl der Regeleinheit – können zur Regelung von Prozessgrößen ge-nutzt werden, was die Anlagensteue-rung entlastet. Zusätzlich unterstützt der G120 auch integrierte Sicherheits-

funktionen und die fehlersichere Kom-munikation über Profisafe. Insgesamt ergibt sich so eine Systemlösung für viele Aufgabenstellungen.

Integrierte Funktionen für Sicherheit und schnelle Inbetriebnahme

Selbstverständlich bietet die Umrich-terreihe auch integrierte Funktionen für die Anlagensicherheit. Fünf unter-schiedliche Zielsetzungen sind dabei möglich – vom sicheren Abschalten des Drehmoments bis hin zum kompletten Stillsetzen eines Antriebs. Dank der Shared-Device-Funktionalität ist die Nutzung der Sicherheitstechnik beson-ders komfortabel: Standardautomati-sierung und Sicherheitstechnik können getrennt projektiert werden. Der Anla-genplaner kann so beispielsweise eine fehlersichere SPS speziell für die Sicher-heitstechnik verwenden oder aber Standardautomatisierung und Sicher-heitstechnik auf derselben Plattform verarbeiten. Auch bei der Inbetrieb-nahme des Antriebssystems profitieren Anwender von der Funktionalität der Sinamics Geräte. Tools unterstützen die Anpassung und Konfiguration der Mo-toren. Mithilfe eines Simulationsmodus

lassen sich die Funktion des Motors auch ohne überlagerte Steuerung sowie die Rückmeldungen zur Steuerung testen.

Systemlösung für die Drehzahlregelung

Mit der Baureihe Sinamics G120 profi-tiert der Anwender von einer Baureihe, bei der er auf Basis von Hardware-, Soft-ware- und Funktionsmodulen einen in-dividuell auf seine Anforderungen ab-gestimmten Umrichter erhält. So kann er leichter eine optimierte Antriebs-lösung zusammenstellen, die sicher, energieeffizient, verfügbar, leistungs-stark und wirtschaftlich ist. Der dreh-zahlgeregelte Antrieb Sinamics G120 ist deshalb nicht nur für die Prozess-industrie eine ideale Systemlösung, sondern auch bei typischen Maschinen-bauanwendungen – beispielsweise in der Fördertechnik, bei Misch- und Rührwerken, Zentrifugen, Verdichtern, Extrudern, Lüftern oder in der Ver-packungstechnik.

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In der und rund um die Prozessindustrie gibt es eine

Vielzahl von Anwendungs-fällen, die von einer

Frequenzumrichterlösung profitieren. Der modulare

Sinamics G120 lässt sich individuell an die

Applikationen anpassen

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Verglichen mit anderen Einrichtungen nehmen Kläranlagen unter den kommunalen Ver-brauchsquellen eine Sonderstellung ein. In

puncto Stromverbrauch liegen sie in der Regel zwar noch vor Schulen oder Krankenhäusern, gleichzei-tig wird in den meisten Abwasserbetrieben aber nicht bloß Energie verbraucht, sondern auch aktiv Energie produziert. Denn während des anaeroben Klärschlammabbaus entsteht Faulgas, das nach der Reinigung über Gasmotoren oder Blockheizkraft-werke zur Strom- beziehungsweise Wärmeerzeu-gung genutzt werden kann. Um das Abwasser zu reinigen, wird jedoch auch viel Energie benötigt, und zwar in unterschiedlicher Form: Unter anderem kommt sehr viel Druckluft zum Einsatz, die mittels Drehkolben- beziehungsweise Turboverdichtern er-zeugt wird – eine der Hauptverbrauchsquellen elek-trischer Energie. An anderer Stelle wird dagegen thermische Energie benötigt, beispielsweise für die Aufrechterhaltung der Umgebungstemperatur bei den Faul- und Gärprozessen. Zur Energieoptimie-rung eines Klärwerks gehören daher zwei Aspekte: die Senkung des Energieverbrauchs und die Steige-rung der Energieausbeute.

Grob- und Feinanalyse als Schlüssel zum Erfolg

Dies war auch das Ziel im Geldersheimer Klärwerk, in dem jährlich über vier Millionen Kubikmeter Abwasser gereinigt werden. Wie Betriebsleiter Jürgen Seufert er-läutert, waren außerdem die Erneuerung der Simatic Steuerungen sowie die Ablösung des bisherigen Pro-zessleitsystems geplant. Um seine Pläne erfolgreich umsetzen zu können, zog Seufert Spezialisten hinzu

– zum einen das Nürnberger Ingenieurbüro H2Office, spezialisiert auf Klärwerkoptimierungsmaßnahmen, zum anderen die Experten der Würzburger Siemens-Niederlassung, die für die Effizienzsteigerung sorgen sollten.

Die Optimierung des Energieeinsatzes bei der Ab-wasserreinigung beginnt generell mit einer Energie-analyse. Bei der Grobanalyse wird die Anlage zu-nächst grundlegend eingeordnet und das mögliche Einsparpotenzial ermittelt. Die Feinanalyse listet anschließend alle wesentlichen elektrischen Ver-brauchsquellen mit ausreichendem Datenmaterial auf und zieht Vergleiche zwischen den spezifischen Verbrauchskennzahlen und den angestrebten Richt-

Energieberatung und technische Modernisierung haben bei den Optimierungsmaßnahmen im Klärwerk Geldersheim perfekt ineinander gegriffen. Das Ergebnis ist eine Anlage, die hinsichtlich des Verbrauchs und der Erzeugung von Energie auf den neuesten Stand gebracht wurde.

Klärwerk Geldersheim, Deutschland

Die nächste Stufe

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beziehungsweise Idealwerten. Im Rahmen dieser Un-tersuchung werden die zur Energieoptimierung aufge-zeigten Maßnahmen in Bezug auf ihre technische und wirtschaftliche Realisierbarkeit geprüft und in eine zeitliche Abfolge gebracht. Das Ergebnis ist ein kon-kreter Handlungsleitfaden zur Energieoptimierung.

Erneuerung von Leittechnik und Steuerungen

In Geldersheim kristallisierte sich schnell heraus, dass neben verfahrenstechnischem Know-how auch der Einsatz moderner Technik erforderlich war, um das gewünschte Mehr an Effizienz erreichen zu kön-nen. Das zunächst für die Überwachung der Außen-bauwerke installierte SCADA-System (Supervisory Control and Data Acquisition) Simatic WinCC sowie das eingesetzte Protokollierungstool Acron bildeten die Basis für die Feinanalysen. Zum energiesparen-den Anlagenbetrieb trug auch die Aufrüstung von Antrieben mit drehzahlvariablen Sinamics Frequenz-umrichtern bei. Die Einbindung in das SCADA-System sowie die Visualisierung der Energiedaten ließen sich einfach bewerkstelligen. Das automatische Regeln der Motorendrehzahl erlaubt die sofortige Anpassung der Leistungsaufnahme im Teillastbetrieb. Anders als

bei mechanischen Regelungen wird praktisch keine Energie mehr vernichtet.

Multifunktionsmessgeräte aus der Baureihe Sentron PAC runden die technische Ausrüstung des Klärwerks ab. Mithilfe dieser Geräte lassen sich Mess-größen wie Spannungen, Ströme oder Energiewerte präzise erfassen. Diese werden dann anschließend auch dem übergeordneten Leitsystem zur Verfügung gestellt. Die Visualisierung der neu erfassten Betriebs-daten in Simatic WinCC machte eine Erweiterung der Betriebsprotokolle erforderlich. Die Experten von H2Office und Siemens arbeiteten hierbei Hand in Hand: Das Ingenieurbüro gab vor, welche Energie-daten in die Kennzahlenberechnung einfließen und wie die Werte protokolliert, ausgewertet und ange-zeigt werden sollen. Die entsprechende Programmie-

rung und die Visualisierung im Leitsystem übernahmen dann die Spezialisten von Siemens.

Im Rahmen der Feinanalyse stellten die Experten von H2Office außerdem dynamische Energiemodelle für einzelne Anlagenbereiche im Klärwerk Gelders-heim auf. Ein gesicherter Fernzugriff auf die Protokolle ermöglichte anschließend die Simulation von Pump-werken mit allen realen Betriebsparametern. Hier konnte man nun, ohne in den tatsächlichen Betrieb ein-greifen zu müssen, andere Fahrweisen und Regelungs-verhalten sowie deren Auswirkungen auf den Strom-verbrauch untersuchen. Neben der Einsparung von Energie sollte auch die Energieeigenversorgung er-höht werden. Dazu bot es sich laut Grobanalyse an, auch andere biogene Abfälle mitzubehandeln. In der Fein-analyse konnte das Ergebnis anhand von Messungen bestätigt werden: Sie zeigen, dass die Gasproduktion durch die Co-Fermentation von Fettabscheiderinhalten um rund 30 % erhöht wird und somit Ersparnisse von mehr als 20.000 Euro pro Jahr möglich sind.

Positive Bilanz

„Wir sind stolz auf die bereits umgesetzten Optimie-rungsmaßnahmen“, resümiert Betriebsleiter Seufert.

„Die nächsten Schritte stehen auch schon fest“, fährt er fort. Unter anderem ist die Einführung eines Ener-giemanagementsystems für die Reduktion von Last-spitzen geplant. „Sowohl die theoretische als auch die technische Basis sind nun endlich vorhanden“, so Seufert. Denn mit Simatic WinCC und dem Know-how der beiden Expertenteams ist man in Geldersheim per-fekt gerüstet, um weitere Energieoptimierungsmaß-nahmen umsetzen zu können.

„ Wir sind stolz auf die bereits umgesetzten

Optimierungsmaßnahmen. Die nächsten Schritte

stehen auch schon fest. Unter anderem ist die

Einführung eines Energiemanagementsystems

für die Reduktion von Lastspitzen geplant.“Jürgen Seufert, Betriebsleiter Klärwerk Geldersheim

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Antriebstechnik | process news 4/2012

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stufe ergibt sich eine sehr kompakte Einheit. Der Flender Empp ist mecha-nisch kompatibel zu bisherigen Mühlen-antrieben, wurde aber hinsichtlich Leis-tungsdichte und Funktion optimiert. Der bürstenlose Permanentmagnetmo-tor ist verschleißfrei, sein Kühlsystem sehr effizient. Durch den Einsatz von Gleitlagern ist auch der komplette An-trieb verschleißfrei. Gegenüber einem System mit einer Kegelrad- und zwei Planetenstufen hat das Antriebssystem 20 % weniger aktive Teile, was Fehler-quellen vermindert. Durch die Integra-tion des Motors in das Getriebe wurden das Bauvolumen und das Gewicht um ein Viertel verringert. Nicht zuletzt ermöglicht der umrichtergesteuerte Motor ein aktives Dämpfen des Betrie-bes und eine optimale Anpassung der Mahltellergeschwindigkeit zum Beispiel an wechselnde Mahlgüter und damit einen höheren Wirkungsgrad der Ze-mentmühlen.

Immer mehr in immer kürzerer Zeit – das ist der Trend auch in der Zement industrie. Dort werden deshalb immer größere Vertikal-Rollenmühlen ein ge setzt. neue Konzepte optimieren die Kraft-übertragung zwischen Antrieb und Mühle, Produktivität und Verfügbarkeit werden gesteigert.

Antriebe für Vertikalmühlen

Die üblicherweise für Vertikal-Rol-lenmühlen eingesetzten Antriebs-systeme, bestehend aus Getriebe

und Asynchronmotor, übertragen Leis-tungen bis etwa 8 MW. Größere Zement-mühlen, zu denen ein klarer Trend be-steht, benötigen weit höhere Antriebs-leistungen. Mit der Mühlengröße steigen auch die Anforderungen an die Verfüg-barkeit. Um bei Störungen zumindest die Produktion im Teillastbetrieb zu er-möglichen, müssen die Antriebskon-zepte modular strukturiert und ausrei-chend funktional redundant sein. Wer-den die Prozesse dann noch mithilfe einer präzisen Drehzahlsteuerung opti-miert, lassen sich auch das Mahlergeb-nis und die Produktivität verbessern.

Innovative Systeme: Flender MultipleDrive ...

Zwei neue Antriebssysteme werden die-sen Anforderungen gerecht. Kernge-danke des Konzepts Flender Multiple-Drive ist Redundanz. Die Eingangs-wellen der bis zu sechs kleinen und kompakten Kegelstirnradgetriebe wer-den jeweils von einem frequenzgere-gelten Asynchronmotor angetrieben.

Da Getriebe, Motor, Kupplung und Öl-versorgungsanlage auf einer Lafette angeordnet sind, ist der Austausch eines Antriebs zu Revisionszwecken kein Problem. Durch die Redundanz ist der Betrieb der Mühle auch mit einer verringerten Zahl von Antrieben mög-lich. Die Parametrierung des Frequenz-umrichters Flender MultipleDrive sorgt für eine gleichmäßige Lastverteilung mit geringen Dynamikamplituden der parallel arbeitenden Antriebe. Er er-möglicht alle erforderlichen Betriebszu-stände sowie die präzise Steuerung und Regelung der Mühlendrehzahl. Dabei sind Leistungen von bis zu 16,5 MW möglich. Die im Vergleich zu herkömm-lichen Antrieben wesentlich geringere Bauhöhe begünstigt effizientere Müh-lenkonstruktionen.

... und Flender Empp

Der Mühlenantrieb Flender Empp ba-siert auf einem neuen Motor, der sei-nen Platz im Getriebegehäuse unter den Planetenstufen hat. Der einfache Aufbau ohne Kegelradstufe optimiert die Leistungsübertragung. Durch fünf Planetenräder in der Planeten-Haupt-

Produktiver mahlen

neue Antriebskonzepte wie Flender MultipleDrive steigern die Produk tivität von Vertikalmühlen in der Zementindustrie nachhaltig

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process news 4/2012 | Zement

Teamwork und Partnerschaft waren die Schlüssel zum Erfolg beim neubau eines der weltweit größten Zementwerke.

Building Materials Industry Company, Ägypten

Wenn eine große Industrieanlage neu gebaut wird, müssen viele Partner zusammenarbeiten, damit das Projekt erfolgreich verläuft. Mit genau diesen Her-

ausforderungen sah sich die Building Materials Industry Com-pany (BMIC) konfrontiert, als das Unternehmen im Jahr 2007 die Lizenz für den Bau eines neuen Zementwerks im ägypti-

2010 begann der Bau des neuen Zementwerks

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Solide Basis

schen Assiut erhielt, in dem nach Fertigstellung jährlich 1,5 Millionen Tonnen Zement hergestellt werden können. In modernen Zementwerken finden sich außerdem mit die größten derzeit eingesetzten rotierenden Anlagen, daher be-nötigen sie entsprechende Motoren mit bis zu 12 MW An-triebsleistung.

Zement | process news 4/2012

Basis von Simatic PCS 7 eingesetzt. ASEC Automation über-nahm dabei die Implementierung des Systems. Das Prozess-leitsystem Cemat ist speziell für die Zementindustrie ent-wickelt worden – eine bewährte, branchenspezifische Soft-ware-Suite, die für die besonderen Anforderungen von Kalk- und Zementwerken zugeschnitten ist.

Reibungslose Abwicklung

Das Projekt verlief bis jetzt reibungslos und nach Plan. Die Klinkerherstellung begann Mitte 2012 und die Zementher-stellung wird Anfang 2013 aufgenommen. Durch die ange-botene Komplettlösung ließen sich sowohl Funktionalität als auch Kosten optimieren. Nicht zuletzt ist es dank der ange-botenen Lösung gelungen, die komplexen Bedingungen in einem engen Zeitrahmen zu realisieren.

Entwicklung einer Komplettlösung

Mit dem eigentlichen Bau der Anlage konnte 2010 begonnen werden. Das ägyptische Unternehmen ASEC AUTOMATION erhielt dabei den Auftrag für die schlüsselfertige Lieferung der gesamten Elektroanlage, für die Implementierung des Prozessleitsystems sowie für die Lieferung der Großantriebe und Motoren. Bei der Wahl des technischen Ausrüsters ent-schied man sich für Siemens. Einer der Gründe dafür war, dass Siemens den erforderlichen technischen Support für die Entwicklung einer Komplettlösung anbieten konnte. Durch die Beratung zu Komponenten, etwa zu Transformatoren und Startern, konnte ASEC AUTOMATION Kosten sparen und in-nerhalb der Budgetgrenzen bleiben.

Motoren, Antriebe und Leitsystem aus einer Hand

Im Hauptprozess sowie in den Kühlvorrichtungen, Brecher und Förderanlagen sind ein H-compact Hochspannungsmo-tor, ein H-compact PLUS Hochspannungsmotor mit modula-rer Kühlung, ein N-compact Drehstrommotor mit Nieder-spannung und die Umrichter Sinamics G150 und Sinamics GM150 im Einsatz. Als Prozessleitsystem wird Cemat auf

In der Zementproduktion sind sehr große rotierende Anlagen im Einsatz, die leistungsfähige Antriebe benötigen

Siemens lieferte für eine umfassende Lösung für die Antriebstechnik und Steuerung der Anlage

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process news 4/2012 | Verpackung

Ob als Nachfüllpack für Waschmittel, als klassi-sche Instant-Food-Tüte oder als wiederver-schließbare Getränkeverpackung: Verpackun-

gen in Form von Siegel- oder Standbodenbeuteln er-freuen sich einer immer größeren Beliebtheit. An die Hersteller von Maschinen zur Bündelung dieser Einzelverpackungen zu größeren Einheiten stellen die Beutel jedoch besondere Anforderungen. Denn das dafür verwendete Material weist in der Regel eine geringe Festigkeit auf, wodurch die Beutel keine definierten Abmessungen haben. Mit dieser Besonder-heit ist Meypack als einer der international führen-den Hersteller für Spezialverpackungsmaschinen je-doch bereits seit Jahren vertraut. Zu den neuesten Entwicklungen des westfälischen Unternehmens ge-hört eine neue Generation hochflexibler Anlagen, die Siegelbeutel perfekt in Wrap-Around-Kartons oder Trays verpacken.

Bei der automatisierungs- und antriebstechnischen Ausrüstung einer neuen Maschinengeneration setzt der Verpackungsspezialist Meypack auf ein umfassendes Standardisierungskonzept für Automatisierungs-technik aus dem Hause Siemens. Die erzielten Synergieeffekte über - zeugen sowohl die Verantwortlichen als auch den Endkunden.

Meypack Verpackungssystemtechnik GmbH, Deutschland

Intelligent verpackt

Umfassendes Standardisierungskonzept

Das neue Maschinenkonzept zeichnet sich in erster Linie durch die innovative Netzwerktypologie und durch den Einsatz energieeffizienter Antriebstechnik auf Basis des umfassenden Standardisierungskon-zepts Optimized Packaging Line (OPL) aus. Eine der ersten Verpackungsmaschinen, bei denen das neue Konzept zum Einsatz kam, ist die Meypack VP 453. Siegelbeutel können damit in Display Trays verpackt werden, deren Deckellaschen an der langen Seite des Trays eingesteckt und mit Leimpunkten gegen ein mögliches Herausrutschen gesichert werden. Bevor die Siegelbeutel in die Trays verpackt werden, passieren sie ein Rüttelband. Dort wird der Inhalt der Beutel genau gewogen und möglichst gleichmäßig verteilt. Anschließend werden die Beutel kontinuier-lich horizontal gestapelt und nach Erreichen der ge-

„Die Art und Weise, wie Siemens mithilfe

von OPL durch die Optimierung von

Verbrauch und Netzqualität Einsparungen

generiert hat, ist absolut überzeugend und

stellt ein wertvolles Verkaufsargument für

unsere neuen Verpackungsmaschinen dar.“Klaus M. Vogel, Vertriebsleiter Export bei Meypack

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wünschten Menge so auf den Tray-Zuschnitt gescho-ben, dass dabei kein Beutel umfallen kann. Nach dem erfolgreichen Verpacken in die Display Trays werden diese aus der Verpackungsanlage transpor-tiert.

Erhöhtes Energiesparpotenzial

Um diese stark bewegungsgeführten Prozesse effizi-ent und mit möglichst niedrigen Lebenszykluskosten durchführen zu können, setzt das Unternehmen bei der automatisierungs- und antriebstechnischen Aus-rüstung auf das umfassende Standardisierungskon-zept OPL. Auf der Basis der von Siemens für diesen speziellen Fall gelieferten Hard- und Softwaretopo-logien entschied sich Meypack nicht nur für den Ein-satz energiesparender und flexibler Motox Getriebe-motoren, sondern auch für die passende rückspeise-fähige und dezentrale Antriebstechnik Sinamics S120. Mithilfe dieser intelligenten Antriebstechnik kann die Bremsenergie erneut genutzt und bei Bedarf ins Netz zurückgespeist werden – dank des neuen Active Line Moduls (ALM) sogar nahezu ohne unerwünschte Netzrückwirkungen. Da die Meypack VP 453 außer-dem über multifunktionale Messgeräte vom Typ Sentron PAC verfügt, profitieren die Nutzer der An-lage von der vollen Transparenz in Bezug auf Ver-brauch, Netzqualität und Bedarfsspitzen.

Allein durch die Hardwarekonfiguration ergibt sich bereits ein Energiesparpotenzial von bis zu 40 % – und damit ein enormer Kostenvorteil, da die Energie-kosten bis zu 70 % der Lebenszykluskosten einer Anlage ausmachen. Hinzu kommt, dass sich die ge-nannten Maßnahmen nicht nur positiv auf den Strom-verbrauch, sondern auch auf die Qualität des Netzes

auswirken und so eine bedarfsgerechtere Dimensio-nierung der Transformatoren und Netzkomponenten ermöglichen. Intelligente Planungstools wie Sizer haben es dem Unternehmen zudem ermöglicht, in weiten Teilen auf Überdimensionierung zu verzich-ten – und das zugunsten weiterer Energieeinsparun-gen und Kostensenkungen. „Die Art und Weise, wie Siemens mithilfe von OPL durch die Optimierung von Verbrauch und Netzqualität Einsparungen ge neriert hat, ist absolut überzeugend und stellt ein wertvolles Verkaufsargument für unsere neuen Verpackungs-maschinen dar“, resümiert Klaus M. Vogel, Vertriebs-leiter Export bei Meypack.

Deutliche Senkung der Betriebskosten

Die Meypack VP 453 zeichnet sich durch die Standar-disierung der Antriebstechnik, die Flexibilisierung der Prozesse und den Einsatz innovativer Energie-technologie aus. Bei gleicher Performance ermög-licht die hochmoderne Verpackungsmaschine eine Minimierung des Energieverbrauchs und damit eine konsequente Reduktion der Lebenszykluskosten. An-ders ausgedrückt: Wer bei der Anschaffung einer Verpackungsmaschine für Siegelbeutel nicht nur die reinen Investitionskosten im Blick hat, kann mit der Meypack VP 453 über die gesamte Lebensdauer hin-weg von deutlich niedrigeren Betriebskosten profi-tieren.

Die Meypack VP 453 verpackt Siegelbeutel in Display Trays

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process news 4/2012 | Condition Monitoring

Die Produktion drehmoment-übertragender Zahnräder ist extrem energieintensiv. Um Energie einzusparen und gleichzeitig die Anlagen-verfügbarkeit steigern zu können, wurde im Siemens-Getriebe werk Penig neben einem Energiemanagement-system auch das Condition-Monitoring-System ePS network Services eingesetzt.

Siemens fertigt in Penig bei Chem-nitz Bahnantriebe und Zahnrad-getriebe für Industrieanwendun-

gen. Viele große europäische und meh-rere asiatische Schienenfahrzeug her - steller darf Siemens schon zu seinem Kundenstamm zählen – Bahnantriebe aus Penig laufen heute erfolgreich auf allen Kontinenten. In der Teilefertigung entstehen täglich bis zu 600 drehmo-mentübertragende Bauteile. Um den Energieverbrauch zu senken, jedoch gleichzeitig die Produktivität sowie die Anlagenverfügbarkeit zu steigern, set-zen die Verantwortlichen nun auf das Condition-Monitoring-System ePS Net-work Services sowie auf das Energiema-nagementsystem B.Data.

Das Härten der Zahnräder ist ein energieintensiver Prozess

Getriebewerk Penig, Deutschland

Volle Verfügbarkeit

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Condition Monitoring | process news 4/2012

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Systematische Anlagenüberwachung

Rund 300 Mitarbeiter arbeiten im Ge-triebewerk Penig an etwa 130 Werk-zeugmaschinen. Der effiziente Einsatz der Maschinen ist ein wichtiger Schlüs-sel zum Erfolg, wofür wiederum die Wartung und die permanente Überwa-chung der Produktionsmaschinen maß-gebliche Voraussetzungen sind. Auch die vorbeugende Früherkennung von Fehlern sowie die Absicherung von Ver-fügbarkeit und Produktivität werden immer wichtiger.

Die systematische Anlagenüberwa-chung erfolgt im Getriebewerk Penig mithilfe des Condition-Monitoring-Sys-tems ePS Network Services. Wöchent-lich werden Achsentests in den Werk-zeugmaschinen durchgeführt und in-dividuelle Variablen wie zum Beispiel Temperatur, Schwingung oder Druck er-fasst. Dadurch ist es möglich, Trends zu erkennen und Instandhaltungsmaßnah-men frühzeitig einzuleiten. Neu gelie-ferte Maschinen werden zudem einem mechanischen sowie einem energe-tischen Fingerprint unterzogen. Das heißt, dass bei der Erstinbetriebnahme beim OEM definierte Werte erfasst wer-den und die Maschinen spezielle Tests durchlaufen.

Der zweite Vergleichsfingerprint er-folgt nach dem Aufstellen in der Halle. So lassen sich Verschleißerscheinun-gen und Defekte feststellen, bevor sie einen negativen Einfluss auf die Pro-duktion ausüben können. Durch diese zusätzliche Form der Maschinenüber-wachung kann eine anhaltende Steige-rung der Verfügbarkeit erreicht wer-den.

Maximale Transparenz

Neben der Zustandsüberwachung der Anlage haben die Verantwortlichen auch eine dauerhafte Reduktion des Energieverbrauchs angestrebt. Reali-siert wurde dies durch den Einsatz des Energiemanagementsystems B.Data. Dabei ist zu beachten, dass die Soft-ware den Verbrauch nicht automatisch senkt, sondern dass zunächst die Pro-zesse angepasst werden müssen.

Besonders energieintensiv ist in Penig beispielsweise die Härterei. Die Teile werden über mehrere Stunden in einem chemisch-thermischen Prozess

aufgekohlt und dann in Ölbädern abge-schreckt. Der zeitliche Ablauf ist zwar durch ein Programm vorgegeben, aber da das Beschicken der Öfen und das Ab-senken in die Ölbäder manuell erfolgen, hat der Anwender noch immer einige Entscheidungsspielräume.

Aufgrund der extrem hohen Energie-kosten wird nun eine Optimierung auf der Basis exakter Verbrauchszahlen an-gestrebt. B.Data schafft dafür die maxi-male Transparenz, indem das System den genauen Verbrauch ermittelt und so eine Reduktion ohne Gefahr für die Verfügbarkeit der Maschinen ermög-licht. Denn schon geringe Anpassungen können zu deutlichen Ersparnissen füh-ren. Grundsätzlich werden mit B.Data aber auch alle anderen Energieformen erfasst – unter anderem der Verbrauch der teuren Druckluft.

Da bei der Drucklufterzeugung übli-cherweise nur 4 % der elektrischen Energie als Druckluftenergie genutzt werden können, ist die Überwachung der Effizienz der Druckluftkompres-soren ebenfalls ein wichtiger Kosten-faktor.

Steigerung der Anlagenverfügbarkeit

Der Einsatz von ePS Network Services und B.Data hat die Verantwortlichen im Siemens-Getriebewerk Penig über-zeugt. Neben dem finanziellen Aspekt wirkt sich der Einsatz der beiden Sys-teme auch auf die Motivation der Mit-arbeiter aus – denn die hohe Transpa-renz fördert das Verantwortungsbe-wusstsein der Mitarbeiter, da sie selbst einen konkreten Beitrag zur Energie-bilanz des Unternehmens leisten können. Das Condition Monitoring der Werk-zeugmaschinen hat zudem effektiv zur Steigerung der Anlagenverfügbarkeit und der Produktivität beigetragen. Aus der automatischen Korrelation von Be-triebszustand und Energieverbrauch der Maschinen haben sich wertvolle Hinweise zur Prozessoptimierung er-geben.

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Die Zahnräder werden bei 930 °C einsatzgehärtet

und dann von 840 °C in Ölbädern abgeschreckt. Durch eine Analyse der

exakten Verbrauchsdaten mit B.Data wird der

Energieverbrauch in diesem Prozessschritt

optimiert

In Penig ist der Anteil der Energiekosten an den

Fertigungskosten sehr hoch. B.Data macht

unproduktiven Energie- verbrauch sichtbar.

Gleichzeitig unterstützt ePS network Services die

Anwender dabei, Ausfälle frühzeitig zu erkennen und damit die Instandhaltung

und Produktion zu optimieren

Bedienen und Beobachten IED

EnERGIE

PROZESS

process news 4/2012 | Prozessleittechnik

Erhöhter Aufwand

Die Vernetzung unterschiedlicher Systeme bringen für den Anlagenbetreiber zahlreiche Nachteile mit sich, die sich über den gesamten Lebenszyklus der Anlage auswirken. Das beginnt bereits bei Enginee-ring und Inbetriebnahme. Die Integration von zwei eigenständigen Leitsystemen ist mit einem umfang-reichen Abstimmungsaufwand verbunden, der zwangsläufig zu einem höheren Projektrisiko führt. Im laufenden Betrieb wiederum erfordern die unter-schiedlichen Benutzerschnittstellen zur Bedienung und Beobachtung getrennte Zuständigkeiten mit dem entsprechenden Wissenshintergrund. Auch War-tung und Instandhaltung müssen separat gehand-habt werden.

Die Steuerung elektrischer Schaltanlagen und die Prozessautomation sind normalerweise zwei Systemwelten, die aufwendig miteinander gekoppelt werden müssen. Durch die Integration beider Systeme ergeben sich über den gesamten Lebenszyklus hinweg entscheidende Vorteile.

Integration von Schaltanlagen

Systemwelten zusammenführen

Wenn es um die Steuerung von Schaltanlagen für verfahrenstechnische Anlagen mit hohen Anschlusswerten geht, gilt die IEC 61850 als

weltweit anerkannte Norm und ein breit gefächertes Angebot an Schutzgeräten – so genannten Intelligent Electrical Devices (IED) – deckt nahezu jede Aufga-benstellung zur Stations-Automatisierung ab. Diese Schutzgeräte werden meist über ein eigenes Leitsys-tem gesteuert, das unabhängig von der übrigen Pro-zesssteuerung überwacht und bedient werden will. Für eine reibungslose Anlagensteuerung ist darüber hinaus eine möglichst nahtlose Anbindung an das Prozessleitsystem erforderlich. Anders gesagt: Es müssen zwei unterschiedliche Systemwelten mitein-ander verknüpft werden, obwohl diese technologisch eng miteinander verbunden sind.

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PROZESS + EnERGIE

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Prozessleittechnik | process news 4/2012

Kostenvorteil durch Integration

Mit Simatic PCS 7 PowerControl gibt es jetzt eine Lösung für elektrische Schaltanlagen mit Intelligent Electronic Devices, die auf dem Standardprotokoll IEC 61850 beruht. Dabei werden beide Systemwelten in das Prozessleitsystem Simatic PCS 7 eingebunden und bilden damit eine homogene Systemplattform für Prozess und Energie. Das reduziert nicht nur den Aufwand bei Engineering und Inbetriebnahme, son-dern senkt auch die Lebenszykluskosten. So erhalten zum Beispiel Schaltanlage und Automatisierung eine einheitliche Bedienoberfläche, was eine ganzheit-liche Kontrolle der Anlage ermöglicht und die Gefahr von Bedienfehlern minimiert.

Die Bedienung und Überwachung der IEDs erfolgt mit der gewohnten Bedienphilosophie, die der Operator be-reits von den Motoren, Ventilen und Reglern her kennt. Es stehen Bildbausteine zum Beispiel für Abzweige, Mo-toren und Generator, Transformatoren, Synchronisier-geräte oder Sammelschienen zur Verfügung, die der Sicht- und Denkweise der Elektriker entsprechen.

Engineering wie gehabt

Zur Automatisierung der Schaltanlage werden ein-fach die Standard-Controller des Leitsystems genutzt. Bei nur wenigen Schutzgeräten werden dabei die ein-zelnen IEDs dem Leitsystem-Controller unterlagert eingebunden. Auf diese Weise lassen sich auch pro-zessabhängige Verschaltungen ganz einfach mit dem Leitsystem lösen. Sind eigenständige Station Control-ler erforderlich, können auch diese in die Gesamtkon-figuration integriert werden.

Beim Engineering des Leitsystems werden die ein-zelnen IEDs einfach durch Import der Device Descrip-tion Files (ICD) und Prüfung der eingelesenen Objekte eingebunden. Mit einem Instanz-Editor können noch fehlende Datenobjekte angelegt werden, um die Bib-liothek projektspezifisch zu ergänzen. Die Massen-daten-Projektierung erfolgt mit dem sogenannten Data Base Automation Tool, mit dem alle notwendigen Instanzen der IEC 61850 IEDs generiert werden.

Systemvorteil mit Zusatznutzen

Die nahtlose Integration der Schaltanlagen-Steuerung in das Prozessleitsystem senkt nicht nur die Lebens-zykluskosten. Sie erlaubt auch Funktionen, die bei klassischen Lösungen nur bedingt möglich sind. Ein Beispiel dafür ist die automatische Archivierung von Prozesswerten und Meldungen. Auch das Alarm- Management mit Zeitstempelung und zeitfolgerich-tiger Verarbeitung der Ereignisse kann über die gesamte Prozessanlage hinweg einheitlich gelöst werden. Dazu kommt eine durchgängige Be nutzer-verwaltung mit einheitlichen Zugriffsrechten. Darü-ber hinaus ist diese technologische Integration auch die Basis für ein durchgängiges Energiemanagement. Die dafür erforderlichen Prozessdaten werden von den IEDs zur Verfügung gestellt und können damit anlagenweit im Leitsystem verarbeitet werden.

Die Bildbausteine – hier für ein Schutzgerät des elektrischen Betriebs mittels „Abzweig“ – sind für alle Schutzgeräte gleich und erleichtern die Bedienung

Getrennte Welten für Prozess- und Stations-Automatisierung mit ihren unterschiedlichen Zuständigkeiten erschweren den ganzheitlichen und effizienten Anlagenbetrieb mit negativem Einfluss auf die Lebenszykluskosten. Ein System für die gesamte Anlage – für den Prozess- und den Energieteil – erhöht den Integrationsgrad der Anlage, reduziert die Gefahr von Bedienfehlern und führt zu einem optimierten Anlagenbetrieb

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Kein ZugriffWo kein Zugriff besteht, kann auch kein Schaden entstehen. Eine gezielte Beschränkung der Zugriffsrechte ist daher ein wichtiger Schutzschild gegen Angriffe von innen und außen. Wobei an die Anwender und Bediener genauso gedacht werden muss wie an die Hardware- und Softwarekomponenten.

Industrial Security

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Der Weg zu einer effizienten Industrial Security ist ein tiefengestaffeltes Verteidigungskonzept. Es setzt sich aus unterschiedlichen Sicherungs-

maßnahmen zusammen, die sich wie ein Schutzwall um das System legen, um einen möglichen Angrei -fer möglichst wenig Angriffsfläche zu bieten. Zwei dieser Maßnahmen sind die Systemhärtung und das Benutzermanagement.

Effizientes Benutzermanagement

Ein konsequentes Benutzermanagement ist eine der wichtigsten Sicherungsmaßnahmen gegen Angreifer von innen und außen. Sein entscheidendes Grund-prinzip lautet: Least Privilege. Das heißt, sowohl Be-nutzer und Bediener als auch Geräte, Netzwerk- und Softwarekomponenten erhalten immer nur genau die Rechte, die zur Erfüllung der jewei ligen Aufgabe auch wirklich benötigt werden. Dazu gehört auch, dass jede Person, die sich in das System einloggt, ein-deutig identifizierbar sein muss. Die Vergabe dieser Rechte sollte nach einer Hierarchie erfolgen, die sich eng an der Struktur des Unternehmens und des be-treffenden Produktionsbe reiches orientiert. Dabei gilt es vor allem, folgende Fragen zu beant worten: Wie sind die Verant wor tungsbereiche innerhalb der Produktion aufgeteilt? Welche Aufgabe muss der ein-zelne Benutzer und Bediener erfüllen? Welche Bedie-nungs- und Zugriffsrechte sind dafür erforderlich?

Klar definierte Rechte

Mit Simatic Security Control stellt Siemens ein leis-tungsfähiges Tool zur systematischen Systemhärtung zur Verfügung. Es sorgt bereits bei der Installation eines Systems für eine strukturierte Rechtevergabe und die anwendungsspezifische Härtung von Compu-tern innerhalb des lokalen Subnetzes. Simatic Security Control ist serienmäßiger Bestandteil von Simatic PCS 7 und Simatic WinCC. Siemens richtet sich bei der Rechteverwaltung nach den allgemein anerkannten Microsoft-Empfehlungen und schafft die Vorausset-zungen dafür, dass bereits bei der Installation eines Systems festgelegt wird, welche Zugriffsrechte für welche Funktion erforderlich sind. Beispielsweise konfiguriert Simatic Security Control bereits bei der Installation eines Simatic Softwareprodukts die lokale Windows-Firewall, um nur die Simatic spezifische Kommunikation zwischen den Komponenten zu er-lauben. Weiterhin werden durch die Installation der Simatic Produkte die dafür notwendigen Simatic Be-nutzergruppen angelegt. Dadurch können Benut-

zerkonten mit gleichen Funktionen in den jeweiligen Simatic Gruppen zusammengefasst werden und nur die für ihre Funktion benötigten Rechte erhalten. Die Verwendung von Simatic Logon in Verbindung mit einer Active-Directory-Domäne ist die Basis für eine hochverfügbare und ausfallsichere Authentifizierung und Anmeldung der Bediener. Zur Konfiguration und Rechteverwaltung der Bediener und Bedienergruppen werden lokale Benutzerkonten und -gruppen der Pro-duktionsdomäne verwendet, die den Bedienergrup-pen der Simatic Umgebung entsprechend ihrer Tätig-keiten zugeordnet werden.

Gezielte Systemhärtung

Zu einem sicheren System gehört auch, dass alle Ge-räte, Netzwerkkomponenten und Softwarefunktio-nen ausschließlich die Zugriffsrechte erhalten, die für ihre Funktion auch tatsächlich benötigt werden. So sollten nicht benötigte Dienste und Softwarekompo-nenten abgeschaltet oder deinstalliert und die Er-reichbarkeit von Diensten sowie Zugriffsmöglichkei-ten beschränkt werden. Das gilt für eine SPS genauso wie für Netzwerkkomponenten wie Switches oder Router und natürlich für alle PCs. Speziell auf Standard-PCs sollten alle nicht verwendeten Softwarekompo-nenten entfernt werden. Das schließt im Produk-tionsbereich auch Media-Komponenten und Spiele ein.

Technische und menschliche Faktoren

Jedes Automationssystem hat seine eigene Ausprä-gung und ganz spezifischen Sicherheitsanforderun-gen. Siemens bietet daher umfassende Beratungen und Serviceleistungen, die von der Evaluierung der Anlagensicherheit und dem Design entsprechender Lösungen bis hin zur Systempflege reichen. Dazu kommen spezielle Schulungen zu allen Sicherheits-fragen rund um Prozessanlagen. Denn Systemhärtung und Benutzermanagement sind zwar ein wichtiger Baustein eines tiefengestaffelten Verteidigungskon-zepts, aber nicht jeder Angriff kommt von außen und nicht jeder Angriff ist beabsichtigt. Deshalb sind auch geschulte Mitarbeiter ein wichtiger Baustein in einem tiefengestaffelten Industrial-Security-Konzept.

Industrial Security Hinweis: Es sind geeignete Schutzmaßnahmen (u. a. Industrial Security, z. B. Netzwerksegmentierung) zu ergreifen, um einen sicheren Betrieb der Anlage zu gewährleisten. Weitere Informationen zum Thema Industrial Security finden Sie im Internet unter: www.siemens.de/industrialsecurity

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process news 4/2012 | Prozessleittechnik

Simulation in einer virtuellen Anlage: Simit ermöglicht es, Automatisierungs-lösungen umfangreich zu testen und zu validieren, Personal effektiv zu schulen und high-fidelity Prozesssimulatoren reibungslos anzubinden.

Simulation für die Prozessindustrie

Virtuelle Inbetriebnahme

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Mehr Projekte mit weniger Perso-nal in kürzerer Zeit umsetzen: Simulation ist dafür ein strate-

gisches Werkzeug und hilft, eine höhere Projektqualität zu erzielen. Die Simula-tionsplattform Simit ist deshalb ein we-sentlicher Bestandteil integrierter Pro-dukt- und Produktionslebenszyklen. Die Simulation modelliert echte Anlagen in einer virtuellen Anlagenumgebung. Eine virtuelle Anlage unterstützt die In-genieure über den gesamten Lebenszy-klus der Anlage. Die Simulation ermög-licht technisch hochwertige Planung durch umfangreiche Konfigurationsprü-fungen und verkürzt so Entwicklungs-zyklen und reduziert Risiken und Kosten während der Inbetriebnahme und des Anfahrens. Simulation trägt zu Operati-onal Excellence, Workforce Excellence und einer optimalen Nutzung von Sys-temen und Assets bei. Für Engineering-tests oder Schulungen werden generi-sche Anlagenmodelle direkt in Simit ge-neriert. Rigorosere Modelle können auch in speziellen Prozesssimulatoren erzeugt werden. Das Simulationskon-zept ist Bestandteil des Lebenszyklus-Management-Konzepts und senkt die Total Cost of Ownership deutlich.

Simulation in einer virtuellen Anlagenumgebung

Während der Anlagenplanung besteht die Anlage nur aus der digitalen Abbil-dung der verschiedenen Ausrüstungen. Die Automatisierung und elektrische Konfigurationen basieren auf diesen technischen Unterlagen. Während der Inbetriebnahme und des Anlaufs der

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Funktionsumfang:

• Prüfung der technischen Konfiguration in einer virtuellen Anlage

• Operator Training System – OTS)

• Unterstützt sowohl Hardware-in-the-Loop als auch Software-in-the-Loop

• Kann mit high-fidelity Prozesssimulatoren anderer Hersteller verknüpft werden

Vorteile:

• Höhere Engineeringqualität

• Gut geschultes Anlagenpersonal

• Geringerer Aufwand bei der Inbetriebnahme

• Kürzere Entwicklungszeiten

• Geringere Total Cost of Ownership

Simulation mit Simit

Generische Anlagenmodelle ermöglichen die gründliche Prüfung

von technischen Konfigurationen und die effektive Schulung des Personals

Anlage trifft diese digitale Welt auf die Realität. Dateninkonsistenzen und Feh-ler in der Automatisierungskonfigura-tion werden oftmals zu spät erkannt um sich einfach zu korrigieren lassen. Die Anlagensimulation bringt diese beiden Welten früher zusammen, so dass die erforderlichen Anpassungen früher iden-tifiziert werden können. Und je früher eine Änderung erkannt wird, desto we-niger Aufwand, Kosten und Ressourcen verursacht sie.

Inbetriebnahme in einer virtuellen Anlage

Simit verbessert die Automatisierungs-qualität durch eine sogenannte „virtu-elle Inbetriebnahme“ mit der Anlagen virtuell frühzeitig und umfangreich ge-testet werden können. Mit dieser virtu-ellen Inbetriebnahme werden Signale, Feldgeräte, Buskommunikation und Prozesse simuliert. Simit nutzt dafür be-reits bestehende technische Daten und generiert mit wenigen Mausklicks die erste Simulationsstufe. Für rigorosere high-fidelity Prozesssimulationen kön-nen spezielle Prozesssimulatoren anderer Hersteller leicht mit Simit verknüpft wer-den. Das Automatisierungsprogramm wird entweder als „hardware-in-the-loop“ an realen S7-Steuerungen oder als „software-in-the-loop“ an emulier-ten virtuellen Steuerungen ausgeführt. Simit ist für Simatic PCS 7 für Konti- und Batchprozesse sowie für Simatic S7 für diskrete Prozesse optimiert. Die Testum-gebung bietet außerdem die Möglich-keit, die Reaktion des Automatisierungs-systems auf Störungen und kritische Situationen zu prüfen. Damit können schon früh im Projekt etwaige Fehler in der Automatisierungsplanung ausge-merzt werden, was zu einer erhöhten Zuverlässigkeit beiträgt. So kann am Ende eine fehlerfreie Automatisierungslösung auf die Anlage übertragen werden, was den Aufwand für die tatsächliche Inbe-triebnahme deutlich verringert.

Effektive Schulung des Personals

Mit Simit kann auch das Anlagenperso-nal geschult werden. Während für eine technische Prüfung die rasche Konfigu-rierung der virtuellen Testumgebung wichtig ist, benötigen Systeme für die Personalschulung zusätzliche Features, um das Anlagenpersonal mit kritischen Situationen konfrontieren zu können. Mit Simit lassen sich für Schulungsmaß-nahmen Szenarien und Momentauf-nahmen verschiedener Anlagenzu-stände entwerfen – für gut geschultes Personal und ein fundiertes Anlagen-wissen, Voraussetzungen für einen op-timalen Anlagenbetrieb.

Ein großer Schritt nach vorne

Simit ermöglicht einen großen Schritt nach vorne, wenn es um effizientes En-gineering und einen optimalen Anla-genbetrieb geht. Projekt- und Anlagen-manager schätzen zudem die verringer-ten technischen und finanziellen Risiken für ihre Investition.

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process news 4/2012 | Anlagenbau

auf die individuellen Anforderungen des jeweiligen Kunden zugeschnitten sind. Durch die Implementierung eines durchgängigen Anlagen-Engineerings ist es Zeppelin Systems nun gelungen, seine Wettbewerbsfähigkeit weiter zu steigern.

Wesentliche Qualitätsverbesserungen bei der Anlagenabwicklung, Zeiter-sparnisse sowie die Möglichkeit des globalen Engineerings – dies sind drei von zahlreichen Vorteilen, die bei der Zeppelin Systems GmbH durch den Einsatz der innovativen Anlagenmanagement-Software Comos umgesetzt werden konnten.

Zeppelin Systems GmbH, Deutschland

Die Geschichte der Zeppelin Systems GmbH reicht zurück bis in die Zeit, als Ferdinand Graf von

Zeppelin seine legendären Luftschiffe entwickelte. Nach Beendigung des Luft-schiffsbaus spaltete sich das Unterneh-men auf und brachte unter anderem die

Zeppelin Systems GmbH hervor – einen führenden Hersteller von Anlagen für das Lagern, Fördern, Mischen und Do-sieren hochwertiger Schüttgüter. Als weltweit führend gilt das Friedrichs-hafener Unternehmen in der Produk-tion von Silo- und Logistikanlagen, die

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Perfekte Optimierung

Innovative Schüttgut-Technik für Komplettanlagen, Systeme oder Komponenten

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Anlagenbau | process news 4/2012

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Internationale Zusammenarbeit im Engineering

Ziel des strategischen Projekts war die Realisierung eines durchgängigen und effizienteren Anlagen-Engineerings. An-gestrebt wurde dabei vor allem eine qua-litative Verbesserung im Anlagenbau, in der Dokumentenverwaltung sowie im Datenmanagement. „Bis zu diesem Zeit-punkt haben wir die Anlagenplanung le-diglich mit Excel und einer nicht mehr zeitgemäßen Software realisiert. Des-halb starteten wir mit einem Benchmark von vier renommierten CAE-Produkten“, berichtet Mark Niestroj, Leiter Enginee-ring bei Zeppelin Systems. Im ersten Schritt wurden die Anforderungen für die Softwarelösung spezifiziert. Hierzu gehörten beispielsweise die Software-Funktionalitäten, die Schnittstelle zum ERP-System (Enterprise Ressource Plan-

ning) oder auch die Frage nach der Inte-gration in die bestehende IT-Landschaft. Besonderen Wert legten die Verantwort-lichen auf die Möglichkeit der globalen Verwendung der Software, denn zwi-schen der Zentrale in Friedrichshafen und den weltweiten Niederlassungen hatte die internationale Zusammenar-beit im Engineering in den vergangenen Jahren kontinuierlich zugenommen.

Hohe Akzeptanz unter Kollegen

Nach intensiven Vergleichsstudien ent-schied sich das Unternehmen für die durchgängige Softwarelösung Comos.

Seit der Einführung hat sich die Qualität des Anlagen-Engineerings bei Zeppelin Systems deutlich verbessert. Denn durch die einheitliche Datenbank und den objektorientierten Ansatz erhöht sich die Transparenz innerhalb des Pla-nungsprozesses, was wiederum zu einem verbesserten Informationsaus-tausch zwischen den einzelnen Fachab-teilungen führt. Bei der Planung und Abwicklung der Anlagen konnte die Fehlerquote minimiert und die Entwick-lungszeit gesenkt werden. Außerdem wurden auch die Kosten deutlich redu-ziert. Nicht zuletzt ist durch die offene Software-Architektur eine einfache Ver-knüpfung der Engineering-Software mit dem ERP-System gewährleistet. „Generell gilt: Je mehr Erfahrung die Mitarbeiter mit der Software sammeln, desto besser kann das Potenzial des in-tegrierten Engineerings genutzt wer-

den“, erklärt Niestroj. Die gewonnenen Erfahrungen fließen unter anderem auch bei den kundenspezifischen Soft-ware-Anpassungen mit ein und führen so zu einer stetigen Verbesserung. „Die Akzeptanz für Comos ist bei meinen Kollegen sehr hoch“, sagt Tobias Schlun-ski, Comos-Administrator bei Zeppelin Systems.

Mittlerweile arbeiten auch die Nie-derlassungen in China und Indien mit Comos. Durch den Zugriff auf die ein-heitliche Datenstruktur wird deutlich Zeit gespart. Neben der Versionskon-trolle spielt dabei aber auch die Mehr-sprachigkeit eine wesentliche Rolle.

Fließbilder und Spezifikation konnten so teilweise in Friedrichshafen vorspe-zifiziert und in Indien für den lokalen Lieferanteil finalisiert werden.

Deutliche Produktivitätserhöhung

Für die nahe Zukunft plant Zeppelin Systems auch einen deutlichen Ausbau im Bereich der Elektrotechnik. Dabei soll der integrierte Engineering-Ansatz der Software auch bei der Schaltschrank-planung und der Automatisierung zum Einsatz kommen. Mit dieser Erweite-rung kann das Unternehmen seinen Kunden ein wesentlich breiteres Port-folio anbieten. Darüber hinaus ist die Anbindung der Engineering-Software an das ERP-System SAP geplant. Davon versprechen sich die Verantwortlichen eine weitere Effizienzsteigerung. „Comos ist für uns eine Erfolgsstory. Wir konn-

ten unsere Arbeitsprozesse standardi-sieren und verbessern, was wiederum zu einer deutlichen Produktivitätser-höhung unseres Anlagen-Engineerings geführt hat. Aber wir sehen noch wei-teres Verbesserungspotenzial und sind mit der Entwicklung noch nicht am Ende“, resümiert Niestroj.

„ Wir konnten unsere Arbeitsprozesse

standardisieren und verbessern, was zu einer

deutlichen Produktivitätserhöhung unseres

Anlagen-Engineerings geführt hat.“Mark niestroj, Leiter Engineering (sitzend), und Tobias Schlunski, Administrator für Comos bei Zeppelin Systems, verantworten den erfolgreichen Software-Einsatz von Comos

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und erleichtert so die Arbeit der Pro-jektteams.

Für on/off engineering waren für die erfolgreiche Umsetzung der Lasten-heft-Anforderungen einerseits die gute Vorarbeit in der Design- und Enginee-ringphase und andererseits die enge Abstimmung mit allen Projektbeteilig-ten entscheidend. Die Dokumentation des Software-Designs hat hierbei einen ebenso hohen Stellenwert wie das ei-gentliche Engineering: So ist sicherge-stellt, dass das mit der Schülke & Mayr

Dank des Prozessleitsystems Simatic PCS 7 in Kombination mit dem Software-Paket Simatic Batch läuft die neue Anlage zur Desinfektionsmittelherstellung bei der Schülke & Mayr GmbH einwandfrei. Die Durchgängigkeit der Systeme und die damit einhergehende Arbeitserleichterung begeistern die Verantwortlichen.

Schülke & Mayr GmbH, Deutschland

Ohne den Einsatz von Desinfek-tionsmitteln wäre antisepti-sches Arbeiten undenkbar. Die

Schülke & Mayr GmbH hat dazu mit der Einführung von Sagrotan, dem ersten Markendesinfektionsmittel für den End-verbrauchermarkt, bereits 1913 einen wichtigen Beitrag geleistet.

Mittlerweile stellt das 1889 gegrün-dete Unternehmen mit Sitz in Norder-stedt bei Hamburg über 200 Spezialpro-dukte in den Bereichen Wundversorgung, Desinfektion und Spezialitätenchemie her. Bisher hatte die Schülke & Mayr GmbH jedoch keine Anlage, um sterile Flächendesinfektionsmittel herstellen und abfüllen zu können. Durch den Neu-bau einer Anlage zur Herstellung von Desinfektionsmitteln konnte diese Auf-gabenstellung nun aber gelöst werden.

Intensive Zusammenarbeit

Die Automatisierung der neuen Anlage wurde an den Siemens Solution Partner on/off engineering vergeben. „Im Vor-feld des Projekts haben wir zunächst einmal intensive Workshops zur Ermitt-lung der Anforderungen durchgeführt“, berichtet Lars Schulze, Projektleiter bei der Schülke & Mayr GmbH. Diese Anfor-derungen wurden in Form eines Lasten-hefts zu Papier gebracht und bildeten die Grundlage für das Engineering des Prozessleitsystems, das auf Simatic PCS 7 mit Simatic Batch beruht. „Bei diesem Projekt war entscheidend, dass Simatic Batch den S88-Standard um-

setzt und wir mit PCS 7 eine mit CFR 21 Part 11 konforme Lösung bekommen“, erklärt Schulze.

Zentrale Herausforderungen gemeistert

Im Bereich pharmazeutischer Anlagen sind besonders die Qualifizierung und Validierung der Automatisierung eine besondere Herausforderung. Siemens unterstützt die Validierung mit geeig-neten Produkten und einem Leitfaden

process news 4/2012 | Pharma

„Wir profitieren von der

Durchgängigkeit der Systeme. Alles

läuft automatisch ab – dadurch wird

uns viel Arbeit abgenommen.“ Lars Schulze, Projektleiter bei der Schülke & Mayr GmbH

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Sauber integriert

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Pharma | process news 4/2012

GmbH abgestimmte Detail-Design quali-fiziert in eine entsprechende PCS 7 Appli-kations-Software umgesetzt wurde und dass es umgekehrt in den Programm-abläufen nur definierte und dokumen-tierte Zustände gibt. Genau so wichtig ist, dass mit den Elektrotechnikern, der Verfahrensentwicklung und Anlagen-planung verbindliche Funktionsabläufe und Rezeptstrukturen entwickelt wer-den, um nach deren Tests am Ende eine validierte Anlage zu erhalten. Diese in-terdisziplinäre Zusammenarbeit ist, so die Projektverantwortlichen bei on/off, bei vielen Projekten der Knackpunkt.

Erleichterung der Arbeitsabläufe

In Zusammenarbeit mit on/off enginee-ring konnte das vorhandene Standard-Reporting auf die speziellen Bedürf-nisse der Produktion zugeschnitten werden. Das Prozessleitsystem ist au-ßerdem auch für eine spätere Produk-tionserweiterung sowie für die Anbin-dung eines bereits im Einsatz befind-lichen SAP-Systems vorbereitet.

Bevor das PCS 7 System ausgeliefert wurde, hat die Schülke & Mayr GmbH die Programme teilweise auch gemein-sam mit dem Anlagenbauer in einem Factory Acceptance Test (FAT) bei on/off abgenommen. Anschließend wurde die Anlage vor Ort installiert, geprüft und bis zur Abnahme geführt.

Bei der Schülke & Mayr GmbH ist man mit dem Verlauf und den Ergebnissen zufrieden. „Wir haben konstruktiv und erfolgreich zusammengearbeitet“, be-stätigt Lars Schulze und ergänzt: „Der größte Vorteil besteht aus unserer Sicht in der Einführung von Simatic Batch.“ Auch die damit verbundene Möglich-keit, später eine Kopplung an die Unter-nehmensressourcenplanung herstellen und damit auch die Auftrags- und Char-genregenerierung automatisieren zu können, ist von Vorteil. „Wir profitieren von der Durchgängigkeit der Systeme“, resümiert Schulze. „Keine Verbindung muss manuell hergestellt werden, alles läuft automatisch ab – dadurch wird uns viel Arbeit abgenommen.“

Die Schülke & Mayr GmbH stellt in

norderstedt bei Hamburg über 200 Spezialprodukte in

den Bereichen Wund versorgung, Desinfektion und

Spezialitäten- chemie her. In der

neuen Anlage werden sterile Flächendesin-fektionsmittel

produziert und abgefüllt

Die Prozesse in der Anlage sind mit Simatic PCS 7 und Simatic Batch automatisiert

Die on/off engineering gmbh wurde 1988 als produkt- und system-unabhängiges Ingenieurbüro für Automatisierungstechnik in Hannover gegründet und hat sich zu einem führenden Dienstleister im Bereich der Prozessautomatisierung entwickelt. Inzwischen sind in mehreren Niederlassungen in Deutschland und Europa mehr als 120 Mitarbeiter bei der on/off engineering gmbh beschäftigt. on/off ungerstützt seine Kunden mit auf die Kundenbedürfnisse abgestimmten Lösungen. Zu den Leistungen gehören unter anderem:

• Automatisierung Prozessindustrie

• Schaltschrankbau & Montage

• MES-Lösungen

• Service 24/7

• IT-Infrastruktur

• Consulting QM

• Training

• Automatisierung Fertigungsindustrie

www.onoff-group.de

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North-Tec Maschinenbau GmbH, Deutschland

Energieversorgung mit Vollgas

Als Spezialist für Biogasanlagen geht die North-Tec Maschinenbau GmbH in Bredstedt neue Wege und orientiert sich bei der Ausrüs-

tung konsequent an modernen Industrieanlagen. In enger Partnerschaft mit Siemens entstehen so hoch-verfügbare, standardisierte Lösungen. Dipl.-Ing. Ralf Breckling berichtet: „Früher hatten wir uns nur um Service und Ersatzbedarf gekümmert, wodurch wir

Die durchgängige Prozessautomatisierung einer Biogasanlage in Leckeng schafft die Basis für eine kontinu ierliche Prozessüberwachung und sichert damit gleichzeitig eine hohe Wirtschaftlich keit des Anlagen betriebs.

Die Leckenger Biogasanlage in Schleswig-Holstein

sehr schnell gelernt haben, dass durchgängige, ro-buste Gesamtsysteme, die auf langlebigen, flexiblen Industrielösungen basieren, die beste Investition für Anlagenbetreiber sind.“ So wurde zum Beispiel Mitte 2010 eine Biogasanlage in Leckeng nahe der däni-schen Grenze gebaut. Sie besteht aus einem Nass-fermenter, einem Nachgärbehälter und einem Gär-restelager und versorgt zwei Blockheizkraftwerke

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(BHKW) mit je 400 kW Leistung mit Gas. Im diskon-tinuierlichen Verfahren wird jede Stunde über eine Zuführschnecke neues Material eingebracht, um die Methanproduktion auf dem Maximum zu halten.

Für höchste Verfügbarkeit

Eine schlanke, zuverlässige und flexible Automatisie-rungslösung auf Basis von Simatic WinCC und dezen-traler Simatic ET 200S Peripherie mit Profinet über-nimmt die optimale Regelung und Überwachung der Anlage. Zur „Remote“-Steuerung und Visualisierung kommt mittlerweile immer häufiger das Handy zum Einsatz. Die detaillierte Diagnose hat einen hohen Stellenwert, da ein längerer Ausfall der Materialzufuhr zu erheblichen wirtschaftlichen Ausfällen führt. Um einen möglichst schnellen Rund-um-die-Uhr-Service zu ermöglichen, lässt sich ein Modem für die Fern-wartung anschließen. Damit kann das Servicepersonal dem Anlagenbetreiber sofort wertvolle Tipps geben, woher ein Alarm kommt und wie eine Störung zu be-heben ist.

Plug and Play

Die Motor- und Verbraucherabzweige – bestehend aus Schützen Sirius 3RT2 und Leistungsschalter für den Motorschutz Sirius 3RV2 – hat North-Tec erst-mals mit IO-Link ausgerüstet. Mit komfortablem Plug & Play und standardisierten Verbindungsbau-steinen lassen sich Sensoren, Schaltgeräte und Ak-toren einheitlich mit der Steuerungsebene verbin-den. Das reduziert den Aufwand für die Konfektio-nierung der Einzelgeräte und die Verdrahtung der Baugruppen und liefert wertvolle Diagnoseinforma-tionen bis zu jedem Motorabzweig. Diese vernetz-ten Komponenten und Systeme lassen sich sehr ein-fach in die bestehende Anlage integrieren, warten und später flexibel erweitern. Das zeigt auch die An-bindung des BHKW-Satelliten über Profinet. Das

zweite BHKW versorgt in zwei Kilometern Entfernung etwa 160 Wohneinheiten mit Strom und Wärme. Ralf Breckling kommentiert: „Durch die Kommunikation auf Basis von TCP/IP und Profinet lassen sich solche dezentralen Lösungen ebenso einfach steuern wie rein zentrale Anlagen.“

Effizientes Energiemanagement

Um Netzqualität, Strombedarf und Anlagenleistung stets im Auge zu behalten, ist die Leckenger Anlage mit einem Multifunktionsmessgerät PAC 3200 ausge-rüstet, das mehr als 50 unterschiedliche Messwerte erfassen und bereitstellen kann. Mit den Informatio-nen aus der Feldebene lässt sich jederzeit feststellen, ob zum Beispiel ein Motorschütz angezogen hat oder ob Spannung an allen Phasen anliegt.

Die Anlagensteuerung sorgt zudem dafür, dass energieintensive Antriebsvorgänge nicht gleichzeitig laufen. Das ist wichtig für die Wirtschaftlichkeit der Anlage, da in den Lieferverträgen der Energieversor-ger Höchstgrenzen der zu einem Zeitpunkt zur Ver-fügung gestellten Leistung definiert sind. Werden diese Strommengen überschritten, ist dies mit hohen Zusatzkosten verbunden.

Für eine wirtschaftliche und nachhaltige Energie-erzeugung in Biogasanlagen ist der Wandel zu indus-triellen Automatisierungslösungen eine logische Konsequenz. Anlagenbetreiber profitieren von einer durchgängigen, transparenten und flexiblen System-lösung. Die intelligente Verknüpfung sämtlicher Dia-gnoseinformationen macht die Anlage leichter zu warten und hilft, die Betriebskosten zu optimieren. So leistet Automatisierung auch einen Beitrag zu einem hervorragenden Return on Investment.

„Biogasanlagen müssen

eine Verfügbarkeit

erreichen wie Industrie-

anlagen, um die Energie-

erzeugung wirtschaft lich

zu machen.“Volker Storm (li.), Energiewirt aus Leckeng, und

Dipl.-Ing. Ralf Breckling, Geschäftsführer der north-Tec

Erneuerbare Energien | process news 4/2012

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process news 4/2012 | Erneuerbare Energien

Mit der durchgängigen Prozessinstrumentierung der Biogasanlage in Rhinow wurde die Basis für eine kontinuierliche Prozessüberwachung und -optimierung geschaffen und damit gleichzeitig eine hohe Wirtschaftlichkeit des Anlagenbetriebs gesichert.

Die Kleinstadt Rhinow mit ihren knapp 2000 Einwohnern wird ihren Energiebedarf zukünf-tig mit einer Biogasanlage bis zu 50 % decken

können. Es werden bereits 560 kW Strom und 640 kW Wärmeenergie ins Netz eingespeist. Er-zeugt wird diese Energie von zwei Blockheizkraft-werken, die auf eine Gesamtleistung von 1.454 kW ausgelegt sind. Für die Automatisierung ihrer ersten eigenen Biogasanlage entschied sich die Arnold-Blume Bioenergie GmbH im brandenburgischen Rhi-now für eine komplette durchgängige Instrumentie-rung aus dem Lösungsspektrum von Siemens.

Die Anlage in Rhinow wird mit Mais- und Grassi-lage sowie Gülle betrieben. Der Energieträger Bio-

gas entsteht durch Vergärung organischer Substrate zu brennbarem Methan, Kohlendioxid, Wasser und Spurengasen wie Schwefelwasserstoff, Ammoniak, Stickstoff, Wasserstoff und Sauerstoff.

Ob eine kleine Anlage mit einfachster messtechni-scher Ausrüstung oder eine Großanlage mit Gasrei-nigung und der Einspeisung ins Erdgasnetz – in allen Fällen werden viele Informationen über Temperatur, Durchfluss, Füllstand, Druck oder Gaszusammensetzung direkt aus dem Prozess benötigt. Bei der Planung einer Biogasanlage müssen im Vorfeld viele Fragen beant-wortet werden: Welches Verfahren ist zuverlässiger? Die Füllstandmessung mit Radar oder mit Ultraschall? Und welches ist dabei die kostengünstigste Variante?

Prozessinstrumentierung in Rhinow

Aus einem GussArnold-Blume Bioenergie GmbH

Die Anlage läuft weitestgehend autark und ist mit einer kompletten Instrumentierungslösung von Siemens ausgerüstet:

• Sitrans P DSIII für die Gasdruckmessung im Fermenter

• Sitrans FM für die Durchfluss messung der Gülle

• Sitrans T für die Temperaturmessung, unter anderem im Fermenter

• Sitrans Probe LU für die berührungslose Füllstandmessung im Anmischbehälter

• Sitrans Probe LR für die Füllstandmessung im Fermenter

• Multiranger für die Füllstand messung in den Gärrestelagern

• Pointek CLS für die Grenzstand erfassung im Anmischbehälter

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www.siemens.de/sensoren/[email protected]

Erneuerbare Energien | process news 4/2012

Messung des Fermenterfüllstands von außen mit einem Radarfüllstandmessgerät Sitrans LR

Die Biogasanlage der Arnold-Blume Bioenergie GmbH

digen würde. Biogasanlagen erfordern an verschie-denen Stellen Füllstandmessungen, die unterschied-lichste Aufgaben unter verschiedensten physikalisch- chemischen Bedingungen erfüllen müssen. Dement-sprechend kommen Ultraschall-, Radar-, kapazitive und hydrostatische Messverfahren und -geräte zum Einsatz.

Weil sich zum Beispiel im Anmischbehälter so gut wie kein Gas befindet, wird der Füllstand hier mit einem kostengünstigen Ultraschallgerät gemessen. Nützlicher Nebeneffekt: Die Ultraschallwellen verhin-dern Anbackungen am Sensor. Im Fermenter dagegen erfolgt die Füllstandmessung berührungslos von außen durch die Wetterschutz- und Gasplane. Dies verhin-dert Ablagerungen, wie beispielsweise Schwefel.

Integrierte Lösung erhöht Wirtschaftlichkeit

Die Rhinower Experten sind sich einig: Mit zuneh-mendem Automatisierungsgrad einer Biogasanlage wachsen Wirkungsgrad und Wirtschaftlichkeit. Die durchgängige Prozessinstrumentierung ermöglicht dem Anwender, alle Prozesse sicher und exakt zu messen, dadurch transparent zu machen und näher an ihr Optimum zu fahren.

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Alle Prozessdaten im Blick

So wird die Gasmenge in der Gasblase mithilfe eines Differenzdruckmessumformers gemessen, der spezi-ell für sehr niedrige Drücke im einstelligen Millibar-Bereich ausgelegt ist. Ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser erfasst den Gülledurchflusses. Und für die Überwachung der Temperatur wurden geeig-nete Sensoren und Messumformer ausgewählt. Ge-rade der Fermenter stellt hohe Ansprüche an die Temperaturmessung. Das kontinuierliche Rühren in dem 15 Meter breiten Behälter erzeugt eine hohe Fließgeschwindigkeit und somit Reibung am Behälter-rand, die den Sensor ohne speziellen Schutz beschä-

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process news 4/2012 | Web Exclusive

Sipart PS2

Flexibler Allrounder

Wägetechnik

Einzigartige Flexibilität

Wasseraufbereitung

Verlässliche Drehzahlüberwachung

Die Filteranlage Seymour-Capilano ist die größte ihrer Art in Kanada und verlässt sich bei der Prozessüber-wachung auf Geräte von Siemens – genauer auf den

hochempfindlichen Einzelschaltpunkt-Drehzahlwächter Milltronics MFA 4p und die hoch belastbare Drehzahlsonde Milltronics XPP-5. Seit ihrer Installation arbeiten die beiden Geräte problemlos und bilden gemeinsam eine hervorra-gende Lösung für das Entwässerungs- und Schlammentsor-gungssystem der Anlage. Dank der berührungslosen Tech-nologie wurde außerdem die Wartung deutlich einfacher.

Lesen Sie den kompletten Artikel online:www.siemens.de/processnews/412a

Der Stellungsregler Sipart PS2 entpuppt sich als wah-res Allroundtalent. Nicht ohne Grund ist er der meisteingesetzte Stellungsregler für Schub- und

Schwenkantriebe in den verschiedensten Prozessindus-trien. Dank seiner Funktionalität, seiner Robustheit, den erweiterbaren Modulen und zahlreichen verfügbaren An-bausätzen ist der Stellungsregler Sipart PS2 zur Regelung von Klappen und Ventilen auch in anspruchsvollen Appli-kationen mit rauen Umgebungsbedingungen einsetzbar, etwa in der Erzaufbereitung oder in der Papierindustrie.

Lesen Sie den kompletten Artikel online:www.siemens.de/processnews/412b

Dank ihrer vielfältigen Konfi-gurations- und Skalierungs-möglichkeiten bietet die

neue Wägeelektronik Siwarex WP231 eine besonders hohe Fle-xibilität. Als Funktionsmodul der Simatic S7-1200 ist sie auch im TIA Portal frei programmierbar. Die sehr guten Messeigenschaften sorgen zudem für eine zuverläs-sige Gewichtserfassung. Die Siwarex WP231 ist deshalb die ideale Lösung für Industrieberei-che mit hohen Genauigkeitsan-forderungen – wie beispielsweise Nahrungsmittel-, Getränke- oder Pharmaindustrie.

www.siemens.de/siwarex

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Dialog | process news 4/2012

Lesen Sie, was Meinungsträger der Indus-trie denken und wie Unternehmen der Pro-zessindustrie innovative Wege finden, um ihre wichtigsten Herausforderungen zu meistern. Das Onlineportal der process news bietet Ihnen nicht nur einen schnel-len Zugang zu allen früheren Ausgaben, sondern informiert Sie in Deutsch und Englisch auch mit zusätzlichen News, Fallbeispielen, detaillierten Technologie-artikeln und Videos zu Kernthemen in der Prozessautomatisierung.

Bleiben Sie auf dem Laufenden:www.siemens.de/processnews

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www.siemens.de/ prozessautomatisierung

Online

Info

process news 1/2013

Schwerpunkt Migration

Auch wenn die Produkte und Systeme in der Pro-zessautomatisierung auf Robustheit und Lang-lebigkeit getrimmt sind, steht irgendwann jeder

Anlagenbetreiber vor der Aufgabe, sein vorhandenes Prozessleitsystem zu modernisieren. Erschwerend kommt hinzu, dass einzelne Komponenten der Prozessauto-matisierung ganz unterschiedliche Lebenszyklen haben. Daher widmen wir uns in der nächsten Ausgabe der process news mit den verschiedenen Aspekten der Sys-temmodernisierung. Im Schwerpunkt Migration befas-sen wir uns unter anderem mit diesen Themen:

• Wie Unternehmen gewachsene Automatisierungslandschaften vereinheitlichen und so Kosten sparen und effektiver produzieren können

• Wie man vorhandene Systeme stufenweise modernisiert und so einen optimalen Return on Investment erzielt

• Welche Tools es gibt, um die Systemsoftware zu migrieren, und wo heute die Grenzen einer Tool-gestützten Systemmigration liegen

Darüber hinaus gibt es wie immer zahlreichere weitere Artikel zu Technologien und Anwendungen aus den unterschiedlichen Branchen. Die process news 1/2013 erscheint Anfang April.

+++ VORSCHAU +++ VORSCHAU +++

Herausgeber: Siemens Aktiengesellschaft,Gleiwitzer Str. 555, 90475 Nürnbergwww.siemens.com/automation

Drive Technologies DivisionIndustry Automation DivisionCustomer Services Division

Presserechtliche Verantwortung:Ralf Schmitt

Verantwortlich für den Inhalt:Cornelia Dürrfeld

Redaktionsbeirat:Ute Forstner, Petra Geiss, Michael Gilluck, Keirsten Henderson, Walter Huber, Ingo Kaiser, Doina Pamfilie, Elke Pilhöfer, Stefan Rausch, Matthias Wenning, Roland Wieser

© 2012 by Siemens AktiengesellschaftMünchen und Berlin.Alle Rechte vorbehalten.

Verlag: Publicis Publishing,Postfach 32 40, 91050 ErlangenTel.: 0 91 31/91 92-5 [email protected]: Kerstin PuruckerLayout: Nadine WachterC.v.D., Schlussredaktion: Sabine ZingelmannDTP: Mario Willms; TV Satzstudio GmbH

Druck: Wünsch, NeumarktAuflage: 18.000 Erscheinungsweise: viermal jährlich; 17. Jahrgang

ISSN 1430-2284 (Print)IWI: TPOG Bestellnummer: E20001-M6412-B100

Diese Ausgabe wurde auf Papier aus umweltfreundlich chlorfrei gebleichtem Zellstoff gedruckt.Printed in Germany

Wenn Sie der Zusendung der process news gemäß des Widerspruchsrechts des Bundesdatenschutzgesetzes §28 IV Satz 1 BDSG widersprechen möchten, senden Sie eine E-Mail unter Angabe Ihrer Adresse an: [email protected]

Die folgenden Produkte sind eingetragene Marken der Siemens AG: B.Data, CEMAT, COMOS, ET 200, MOTOX, MultiRanger, POINTEK, S7-1200, SENTRON, SIMATIC, SIMATIC Batch, SIMATIC PCS 7, SIMIT, SIMOTICS, SINAMICS, SIPART, SIRIUS, SITRANS, SIWAREX, TIA Portal, WinCC

Wenn Markenzeichen, Handelsnamen, technische Lösung en oder dergleichen nicht besonders erwähnt sind, bedeutet dies nicht, dass sie keinen Schutz genießen.

Die Informationen in diesem Magazin enthalten lediglich allgemeine Beschreibungen bzw. Leistungs- merkmale, welche im konkreten Anwendungsfall nicht immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch Weiterentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünschten Leistungs- merkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertragsschluss ausdrücklich vereinbart werden.

Impressum: process news 4/2012

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