process news
ACHEMA Spezial
Juni 2015 | siemens.de/processnews
Discover the Potential of Digitalization
From Integrated Engineering
to Integrated Operation
process news ACHEMA Spezial 2015 | Inhalt / Impressum
ACHEMA
Prozessanalytik
03 Discover the Potential of Digitalization
24 Mehr Module – mehr Möglichkeiten
04Gemeinsam das Potenzial der
Digialisierung entdecken
26 Prozessanalytik zuverlässig überwachen
Prozessinstrumentierung
Software
27 Sonderlösung war gestern
08 Kommandos mit Köpfchen
28 Einer, der alles regelt
10 Von innen betrachtet
Industrielle Kommunikation
12 Papier ade!
14Cloud-Lösung für noch größere
Benutzerfreundlichkeit
15 Auf dem Weg zur Marktreife
16 Effizienz durch Simulation
Prozessautomatisierung
17 E
ffizientes Engineering
Extrem flexibel für jeden Außeneinsatz
entrale Prozessführung
18 Z
Belastbare Basis
19 Spezifische Antriebslösung
29 Verteilte Stationen einfach integrieren
Stromversorgung
30 Zuverlässige Stromversorgung
Industrielle Identifikation
31 Identifizieren hilft optimieren
Energieeffizienz
32 Reiner „grüner“ Wasserstoff
Integrated Drive Systems
33 Erhöhte Lebensdauer des Antriebssystems
Services
20Lifecycle Services lassen Anlagen nie
alt aussehen
21 Durchdacht von Anfang an
34Effizienz und Sicherheit in gefährlicher
Umgebung
35 Energieeffiziente Antriebssysteme
22 Lückenloser Service
process news ACHEMA Spezial 2015
Herausgeber:
Siemens AG
Division Process Industries & Drives
Division Digital Factory
Gleiwitzer Straße 555
90475 Nürnberg
[email protected]
Presserechtliche Verantwortung:
Winfried Wittmann
Verantwortlich für den Inhalt:
Cornelia Dürrfeld
Redaktionsbeirat:
Peter Berghäuser, Mareike Blettner,
Elisabeth Desmet, Ute Forstner,
Maik Friedrich, Petra Geiss,
Birgit Gottsauner, Martina Haering,
Andrea Kerber, Andrea Lüdecke,
Alma Mirojevic, Doina Pamfilie,
Carolin Remler, Svitlana Schmitt
2
© 2015 by Siemens Aktiengesellschaft
München und Berlin.
Alle Rechte vorbehalten.
Verlag: Publicis Pixelpark,
Postfach 32 40, 91050 Erlangen
Redaktion: Kerstin Purucker,
Dorit Gunia, Gabriele Stadlbauer
Druck: Passavia Druckservice, Passau
Auflage: 3.000
Fotos: Siemens AG,
soweit nicht anders angegeben
Titelbild: Siemens AG
Die folgenden Produkte sind eingetragene
Marken der Siemens AG:
CALOMAT, COMOS, MAXUM, MicroSAM, OXYMAT,
PCS 7, S7-300, S7-400, S7-410, S7-1200, S7-1500,
SCALANCE, SILYZER, SIMATIC, SIMATIC HMI, SIMATIC IT,
SIMIT, SIMOTICS, SINAMICS, SINAUT, SIPAT, SIPROCESS,
SITOP, SITRANS, STEP, ULTRAMAT, WinCC
Wenn Markenzeichen, Handelsnamen, technische
Lösungen oder dergleichen nicht besonders erwähnt
sind, bedeutet dies nicht, dass sie keinen Schutz
genießen.
Die Informationen in diesem Magazin enthalten
lediglich allgemeine Beschreibungen bzw. Leistungsmerkmale, welche im konkreten Anwendungsfall
nicht immer in der beschriebenen Form zutreffen
bzw. welche sich durch Weiterentwicklung der
Produkte ändern können. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei
Vertragsschluss ausdrücklich vereinbart werden.
klimaneutral
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ACHEMA | process news ACHEMA Spezial 2015
From Integrated Engineering
to Integrated Operation
Discover the
Potential of
Digitalization
Siemens zeigt auf der ACHEMA 2015,
wie Unternehmen der Prozessindustrie
mit integrierten Lösungen die Effizienz
und Produktivität und somit ihre Wettbewerbsfähigkeit steigern können.
D
ie Digitalisierung ermöglicht die Integration einzelner Prozessschritte über den gesamten Anlagenzyklus – vom Engineering und Betrieb bis hin zur laufenden Optimierung. Eines der wichtigsten Ziele auf dem Weg
zur digitalen Anlage ist der Aufbau einer integrierten Datenlandschaft. Schon jetzt bietet Siemens Datendurchgängigkeit über alle Lebenszyklus-Phasen: Vom Engineering mit
dem CAE-Tool Comos über die Inbetriebsetzung mit der Simulationsplattform Simit bis zum laufenden Betrieb mit dem
Prozessleitsystem Simatic PCS 7 und XHQ Operations Intelligence für Unternehmensentscheidungen in Echtzeit. Die
Vorteile: höhere Transparenz, Sicherheit und schnelle Markteinführungszeiten. Beim Service trägt der Zugriff auf Daten
aus dem Engineering und Betrieb entscheidend dazu bei,
Prozesse zu optimieren: Mit datenbasierten Services wie
Control Performance Analytics können Prozess- und Zustandsdaten von Regelkreisen analysiert und dann Optimierungsmaßnahmen abgeleitet werden.
Highlight-Exponate für die Branchen
Für die Pharmaindustrie zeigt eine modulare Chem-APIBatch-Anlage das nahtlose Zusammenspiel von Engineeringund Produktionsplanungssoftware mit Automatisierungssystemen und Prozessinstrumenten in Hygieneausführung und
einer neuen Paperless-Manufacturing-Lösung. Das zweite
Highlight-Modell mit einer Separationskolonne veranschaulicht den Vorteil einer durchgehenden Datenkommunikation,
die nicht nur die Optimierung der Produktion ermöglicht,
sondern auch die Anlagenverfügbarkeit und Prozesssicherheit erhöht.
Neu zur ACHEMA 2015
• Simatic IT eBR: Ermöglicht die papierlose
Produktion in der Pharmaindustrie und
beschleunigt die Ausführung, Überprüfung
und Freigabe von pharmazeutischen
Produktionsprozessen und Chargenprotokollen
Seite 12
• Siprocess GA700: Der erweiterte Gasanalysator
mit intelligentem modularem Aufbau ist
flexibel einsetzbar und leicht instand zu halten
Seite 24
• Flender-Kupplung N-Bipex: Sie erhöht die
Lebensdauer des gesamten Antriebssystems
Seite 33
Mehr auch im Internet: siemens.de/achema
Ressourcen- und Energieeffizienz
Ein weiterer Schwerpunkt sind integrierte Lösungen für
einen effizienten Ressourcenverbrauch – von der Stromversorgung mit Totally Integrated Power (TIP) über Integrated
Drive Systems (IDS) bis hin zu Energiedatenmanagementsystemen und modernen Regelkonzepten wie Advanced Process
Control für Simatic PCS 7. Weiterer Messeschwerpunkt im Bereich Ressourceneffizienz sind intelligente Lösungen für die
Wasseraufbereitung und Desinfektion von Industriewasser
sowie energieeffiziente Pumpenapplikationen.
3
process news ACHEMA Spezial 2015 | ACHEMA
Siemens auf der ACHEMA 2015
Gemeinsam das Potenzial der
Digitalisierung entdecken
Peter Herweck,
CEO Division
Process Industries
and Drives
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Herr Herweck, Sie laden die Besucher ein,
gemeinsam mit Siemens das Potenzial der
Digitalisierung zu entdecken. Warum ist dieses
Thema so relevant für die Prozessindustrie?
Peter Herweck: Digitalisierung ist der entscheidende
Schlüssel für den zukunftssicheren Erfolg unserer
Kunden. Jede Anlage wird zukünftig einen digitalen
Zwilling haben, ein virtuelles Abbild. Denn Sie müssen bedenken, dass in der Prozessindustrie Inves­
titionen zum Teil für mehr als 40 Jahre getätigt werden. In diesem Anlagenlebenszyklus verändern sich
natürlich Markt, Technologien und Wettbewerb erheblich. Daher sind die Betreiber gezwungen, ihre
Prozesse laufend zu modernisieren und zu erweitern,
um wettbewerbsfähig zu bleiben. Mit den Möglich­
keiten, die die Digitalisierung bietet, können wir einerseits Anlagen stärker modularisieren, andererseits
die Komplexität über den Lebenszyklus besser handhaben. Daher ist es für uns als Partner der Prozess­
industrie entscheidend, unsere Kunden von der ersten Idee über den gesamten Lebenszyklus zu begleiten. Damit helfen wir, Effizienz und Produktivität
nachhaltig zu steigern.
ACHEMA | process news ACHEMA Spezial 2015
„From Integrated Engineering to Integrated Operation – Discover
the potential of digitalization“: Unter diesem Motto spannt Siemens
auf der ACHEMA einen Bogen vom integrierten Engineering zum
integrierten Anlagenbetrieb. Welchen Beitrag leistet Siemens für
mehr Effizienz und Wettbewerbsfähigkeit in der Prozessindustrie?
Ein Interview mit Peter Herweck und Eckard Eberle.
Herr Eberle, diese Integration von Prozessen und
Systemen über den Lebenszyklus und damit die
ersten Ansätze zur Digitalisierung standen schon
auf der letzten ACHEMA im Fokus. Wie hat sich
dieses Thema seitdem weiterentwickelt?
Eckard Eberle: Integrated Engineering – das heißt
die Planung und Projektierung aller Komponenten
einer Anlage in einem gemeinsamen Tool – ist sicher
eine wichtige Basis für die Digitalisierung. Die durchgängige Datenlandschaft geht heute bei uns über
die Engineering-Phase hinaus – um hier in
Softwareprodukten aus dem Siemens-Portfolio zu
sprechen: Von Comos und Simatic PCS 7 bis zur
Simulation mit Simit und Visualisierung mit XHQ bieten wir eine starke integrierte Plattform für die
Aufgabenstellung der Digitalisierung. Die Infor­
mationen aus der Planung müssen laufend aktualisiert werden, damit das Tool den tatsächlichen
Anlagenzustand abbildet und dazu genutzt werden
kann, Instandhaltungsarbeiten und Änderungen bedarfsgerecht und proaktiv zu planen, durchzuführen
und zu dokumentieren. So können Betreiber auch
Wissen und Erfahrungen weiter nutzen, um eine
Eckard Eberle,
CEO Process
Automation
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process news ACHEMA Spezial 2015 | ACHEMA
Anlage insgesamt zu optimieren. Diesen Ansatz Im Bereich Prozessanalytik stellen wir auf der
nennen wir Integrated Operation und wir sind ACHEMA unter anderem eine Baureihe vor, die
überzeugt, dass unsere Kunden ihre Prozesse dank ihres intelligenten modularen Aufbaus flexidamit leistungsfähiger machen können.
bler einsetzbar und leichter zu warten ist. Ergän­
Peter Herweck: Softwaretools für die Erfassung zend dazu haben wir auch Lösungen für das zen­
und Analyse der Daten müssen eng mit den trale effiziente Management von dezentral instalSystemen aus der Automatisierungs- und Prozess­ lierten Analysegeräten entwickelt.
ebene zusammenarbeiten. Daher haben wir unser Zum Thema Wasser haben wir ebenfalls eine breite
traditionell starkes Angebot im Bereich der Palette an Produkten und Systemen, die mit dazu
Automatisierungstechnik, Instrumentierung, Kom­ beitragen, dass diese zentrale Ressource für
munikation und Antriebstechnik in den letzten Wachstum und Wohlstand effizient und nachhalJahren durch innovative und leistungsfähige tig genutzt werden kann. Ob es sich dabei um
Software für die Industrie erweitert und ergänzt. Wasseraufbereitung oder die Desinfektion von
Ziel ist es, Datentransparenz im Prozess über alle Industriewasser handelt – die immer höheren
Ebenen bis hin zur Managementebene zu schaf- Forderungen an die Überprüfung und Einhaltung
fen. Die Informationen sollen unsere Kunden dabei der Wasserqualität können nur mithilfe moderner
unterstützen, auf jeder Ebene die richtigen Ent­ Prozessinstrumentierung und Automatisierung
scheidungen zu treffen.
sichergestellt werden.
Neben der Digitalisierung stehen auf der
ACHEMA auch die biobasierte Produktion, das
industrielle Wasser-Management und die
innovative Prozessanalytik im Fokus. Welche
Antworten hat Siemens zu diesen Themen?
Eckard Eberle: Biobasierte Prozesse sind ein zentrales Thema, das Wachstumsimpulse setzt. Stark
im Kommen sind hier die sogenannten Single-UseTechnologien, die den Trend zu kleineren Pro­
duktionsmengen, also flexibleren Produktions­
anlagen, unterstützen. Wir können hier eine sichere und effiziente Prozessführung mit vielen
Produkten, Systemen und Lösungen unterstützen,
angefangen bei der Prozessanalytik bis hin zu modernen Softwaretools, die die Auswertung von direkten und indirekten Prozessparametern ermöglichen. Denn gerade bei biologischen Vorgängen
ist es ja nicht immer möglich, die Produktqualität
unmittelbar zu bestimmen, da die entsprechenden Prozesse im Inneren der Zellen ablaufen. Daher
brauchen wir hier Tools, die auch andere Infor­
mationen nutzen und auswerten können.
Stichwort Ressourceneffizienz – dieses Thema
hat in den vergangenen Jahren enorm an
Bedeutung gewonnen. Wie kann Siemens
seine Kunden in der Prozessindustrie in
diesem Bereich unterstützen?
Peter Herweck: Ressourceneffizienz ist ein entscheidender Wettbewerbsfaktor. Neben einem
sparsamen Umgang mit Energie und Rohstoffen
gehört dazu auch ein effizienter Umgang mit der
Ressource Zeit. Daher bieten wir auch Lösungen,
die die Prozesse im Bereich Engineering, Anlagen­
optimierung und Produktion beschleunigen und
die Mitarbeiter von Routineaufgaben entlasten.
Mit vielen Produkten und Systemen zur Steigerung
der Energieeffizienz sind wir übrigens der führende Anbieter auf dem Markt …
Eckard Eberle: … und dazu zeigen wir auch auf
der ACHEMA zahlreiche Beispiele. Unsere Lösung
für die papierlose Produktion in der Pharmaindustrie
verknüpft Informationen aus dem MES und der
Automatisierung und ermöglicht es so, alle qualitätsrelevanten Informationen automatisch zu pro-
»W ir haben leistungsfähige Werkzeuge, die Daten aus
verschiedensten Quellen erfassen und in einem
Management Cockpit zusammenführen – eine Anwendung,
die zeigt, wie Big Data in der Prozessindustrie wirkt.«
Eckard Eberle,
CEO Process Automation
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ACHEMA | process news ACHEMA Spezial 2015
»W ir stehen unseren Kunden über die Gesamtleben­dauer
ihrer Anlage verlässlich zur Seite, von EngineeringDienstleistungen über Lifecycle-Services bis hin zur
Optimierung der Leitsystem-Performance.«
Peter Herweck,
CEO Division Process Industries and Drives
tokollieren – ohne den bisher üblichen großen Peter Herweck: Bei der Entscheidung über große
Aufwand an manuellen Vorgängen und Chargen­ Investitionen ist der Aspekt der partnerschaftliprotokollen in Papierform. Unsere energieeffizien- chen Zusammenarbeit sehr wichtig. Auch wenn
ten Systeme und Lösungen sparen nicht nur der Automatisierungs-, Instrumentierungs- oder
Ressourcen, sondern amortisieren sich oft schon Antriebsteil in einer Gesamtanlage vergleichsweise
innerhalb kürzester Zeit. Dies gilt insbesondere für niedrig ist, bestimmen diese Komponenten maßdie Antriebstechnik, wo wir mit Integrated Drive geblich die Wirtschaftlichkeit der Investition. In
Systems eine innovative Antwort für die Opti­ einer Mine kann das beispielsweise ein großer
mierung des gesamten Antriebsstrangs anbieten. Antrieb sein, der in der Anschaffung durchaus
Ergänzend dazu haben wir moderne Softwaretools einen zweistelligen Millionenbetrag kosten kann
entwickelt, die den Energieverbrauch detailliert – aber auch jeden Tag eine Million kostet, wenn er
erfassen und transparent machen und so den ener- steht. Für uns ist die Beziehung mit unseren
gieeffizienten Betrieb der Anlage unterstützen.
Kunden nicht mit dem Geschäftsabschluss vorbei
Auch im Prozess selbst können moderne Regel­ – wir stehen unseren Kunden über die Gesamt­
konzepte wie unsere Lösung Advanced Process lebensdauer ihrer Anlage mit Service, Beratung,
Control für Simatic PCS 7 dazu beitragen, dass neuen Ideen und Konzepten zur Anlagenerweite­
Ressourcen möglichst effizient und produktiv ein- rung und Modernisierung verlässlich zur Seite, von
gesetzt werden. Etliche Kunden nutzen bereits Engineering-Dienstleistungen über Lifecycleeine Lösung für Remote Operation, mit der aut- Services bis hin zur Optimierung der Leitsystemarke, verteilte Prozessanlagen von einem zentra- Performance.
len Operation Center aus gesteuert werden kön- Wir sind ein Partner, der sein Wissen und seine
nen. Wir haben mit namhaften Unternehmen in Expertise einbringt, um das Optimum aus einer
der Prozessindustrie Bedienkonzepte entwickelt, Anlage herauszuholen. Kontinuität, Verlässlichkeit
die die Informationen aus der Anlage verdichten und Branchenkenntnis sind drei ganz entscheiund das Personal im Produktionsalltag effektiv dende Faktoren, die im Zentrum unserer Positio­
unterstützen.
nierung für die Prozessindustrie stehen. Ich bin
Und um die vielfältigen Informationen auch für die stolz darauf, dass wir im Rahmen der ACHEMA die
Betriebsleitung und Managementebene zu sam- Möglichkeit haben, uns als dieser starke und vermeln und zu verdichten, haben wir mit Simatic IT lässliche Partner zu präsentieren, und freue mich
und XHQ leistungsfähige Werkzeuge auf den Markt sehr auf die Gespräche mit den Besuchern.
gebracht, die Daten aus den verschiedensten
Quellen erfassen und sie in einem Management Herr Herweck, Herr Eberle, vielen Dank für
Cockpit zusammenführen – in meinen Augen eine das Gespräch.
hervorragende Anwendung, die zeigt, wie Big Data
in der Prozessindustrie wirkt.
Abgesehen von neuen Produkten, Systemen
und Lösungen, was sind aus Ihrer Sicht
weitere Erfolgsfaktoren für Ihre Kunden?
Mehr zum Auftritt von Siemens auf der
ACHEMA 2015 finden Sie im Internet:
siemens.de/achema
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process news ACHEMA Spezial 2015 | Software
Mit der XHQ OperationsIntelligence-Plattform
können Unternehmen ihre
Prozesse und Abläufe in
Echtzeit überwachen und
kontinuierlich verbessern
XHQ Operations-Intelligence-Plattform
Kommandos mit Köpfchen
Schon immer ein Fall von Big Data: In
praktisch jeder Prozessanlage erzeugen
Systeme große Datenmengen, die Prozesse
steuern, Lagerbestände verwalten und ganz
allgemein die Geschäftsprozesse unterstützen.
Doch nur wenige „Power User“ können
anhand dieser Daten Entscheidungen treffen.
Dazu braucht es eine Plattform, die
Informationen in Echtzeit einem größeren
Entscheiderkreis zur Verfügung stellt. Solche
Operations-Intelligence-Systeme sind ein
wichtiger Beitrag zu mehr Effizienz im
laufenden Anlagebetrieb.
8
C
hargenprozesse spielen eine zentrale Rolle in der chemischen Industrie. Hier ist Vielseitigkeit gefragt: Weil
sich die Marktbedingungen ständig verändern, müssen die Hersteller entsprechend oft mit unterschiedlichen
Fabrikaten reagieren. Ziel der Chargenprozesse ist es, die
Produktionszeiten so gering wie möglich zu halten, dabei
aber die Qualitätsvorgaben zu erfüllen. Gleichzeitig wird
eine maximale Ausbeute angestrebt, wobei Nebenprodukte
und Recyclingbedarf minimiert werden sollen. Die Produktionsumgebung ist aber von verschiedenen Variablen und Bedingungen abhängig. Einige davon lassen sich teilweise von
den Anlagenführern und Ingenieuren steuern, andere werden wiederum durch externe Faktoren bestimmt.
Plattform unterstützt Verbesserungen
All diese Randbedingungen machen die Planung von Abläufen sehr komplex. Verschiedene Produkte müssen mit der-
Software | process news ACHEMA Spezial 2015
XHQ Operations Intelligence
XHQ Operations Intelligence stellt mehrere Tools zur Verfügung, mit denen sich Prozess- und Unternehmensdaten in
Echtzeit verknüpfen, in Beziehung setzen und vorstellen lassen. Dies trägt dazu bei, die Leistungsfähigkeit des
gesamten Unternehmens zu verbessern. XHQ erfasst alle Informationen in Echtzeit in einer gemeinsamen Darstellung
und unterstützt so die Entscheidungsfindung auf betrieblicher und auf Managementebene.
selben Anlage, aber unterschiedlichen Rahmenbedingungen
produziert werden und beeinflussen sich teilweise gegenseitig. Außerdem müssen auch Zwischenprodukte und Umrüstvorgänge berücksichtigt werden. Die Plattform XHQ Operations Intelligence kann dabei helfen, all diese Abläufe in
einer Anlage laufend zu verbessern, und stellt die relevanten Informationen zu sämtlichen Prozessen in Echtzeit zur
Verfügung.
Für Chargenprozesse bietet XHQ eine Reihe von Tools, die
eine eingehende Chargenanalyse erlauben und Einblicke in
den Betrieb der Anlagen bieten. Mit XHQ können Prozessingenieure schnell historische Daten analysieren und anschließend für jeden Reaktor bzw. jedes Betriebsmittel die optimalen Maßnahmen, Prozesse und Aufträge festlegen. Da diese
auf realen Daten basieren, ist sichergestellt, dass die so definierten Chargen die spezifizierte Ausbeute und Leistung
auch erbringen können. Umgekehrt können die Daten als
ideales Chargenergebnis genutzt werden, um Prozesse zu
vergleichen und zu beurteilen. So lassen sich suboptimale
Chargen entdecken und die jeweiligen Qualitätsergebnisse,
Prozessmeldungen und manuell eingegebenen Kommentare
von Anlagenführern überprüfen. Dies kann dabei helfen, die
Ursachen für Abweichungen vom Idealzustand zu erklären.
Gegensatz dazu lässt sich die Echtzeit-Informationsplattform
XHQ sofort mit den gängigsten in der chemischen Industrie
eingesetzten Systemen verbinden. Darüber hinaus stellt die
Plattform Anwendungen für das Bestands-, Wartungs- und
Qualitätsmanagement zur Verfügung und ermöglicht dadurch eine effiziente und durchgängige Ursachenanalyse.
Dabei werden alle Datenquellen zu einer einzigen Informationsquelle zusammengeführt. Diese lässt sich anschließend
gemäß gängigen Standards wie ISA-95 und/oder ISA-88 aufbereiten. Sind die Gründe für die Abweichungen der suboptimalen Charge gefunden, kann das Ergebnis der UrsacheWirkungs-Analyse mit den entsprechenden Maßnahmen, Prozessen und Aufträgen abgeglichen und um zusätzliche
Informationen zum jeweiligen Fall ergänzt werden.
Detaillierte Visualisierung und Auswertung
Einmal kategorisiert, können Berichte direkt in XHQ visualisiert werden. Sie liefern dann zusammenfassende Informationen über Schicht, Anlage, Werk, Land oder Region, Geschäftseinheit oder Produktionslinie. Diese Daten bieten
wichtige Entscheidungshilfen, weil sie die tatsächlichen Bedingungen der jeweiligen Anlage widerspiegeln. Vor allem
für überregionale Unternehmen mit vielen Niederlassungen
ist das von Vorteil. Denn die Nutzer haben nun die MöglichZusammenhänge erkennen
keit, über mehrere Produktionsstätten hinweg Richtwerte zu
Durch die Analyse der Daten im richtigen Kontext ist es ein- definieren und zu vergleichen. Damit können sie Abläufe unfacher, Ursachen für Abweichungen zu identifizieren. Bislang ternehmensweit optimieren und die richtigen Kommandos
war dies ein mühsames Unterfangen, da die vorhandenen IT- „mit Köpfchen“ geben.
Landschaften, in denen die entsprechenden Daten abgelegt
wurden, oft sehr komplex und voneinander isoliert waren. Im siemens.com/xhq
9
Verschiedene Fachdisziplinen können im 3-D-Virtual-RealityModell der Anlage frühzeitig ihr Know-how einbringen
3-D Virtual Reality mit Comos ­Walkinside
Von innen betrachtet
Mit Comos ­Walkinside lassen sich 3-D-Engineering-Daten über den gesamten
Anlagenlebenszyklus für 3-D-Virtual-Reality-Darstellungen nutzen.
D
ie realistische Darstellung hochkomplexer Anlagenmodelle in 3-D erlaubt einen einfachen, schnellen
und umfassenden Zugriff auf relevante Projekt- und
Anlagendaten während Planung, Betrieb und Wartung.
Über die Softwarelösung Comos W
­ alkinside als Teil von
Comos stehen aktuelle Anlagendaten jederzeit zur Verfügung. Mittels 3-D-Renderingtechnik werden riesige Datenmengen in Echtzeit visualisiert, sodass sich Anwender wie in
einem Videospiel durch die Anlage bewegen können. Die im
Engineering erzeugten 3-D-CAD-Daten lassen sich auf diese
Weise von vielen Anwendergruppen effizient nutzen, nicht
nur für die Planung und Überwachung, sondern auch zu Betriebs- und Schulungszwecken.
10
Datenbasis aus Engineering- und Designphase
Während des Engineerings wird der Datenbestand zu den
einzelnen Anlagenobjekten mit spezifischen Informationen
immer weiter angereichert. Comos fungiert dabei als globales Datenzentrum, das allen Projektbeteiligten weltweit
einen Zugang zu stets konsistenten Informationen ermöglicht. In Comos werden sämtliche Anlagenobjekte eindeutig
beschrieben und objektorientiert abgelegt und verwaltet.
Planungsdaten werden ebenso hinterlegt wie Maschinendokumentationen, Rohrleitungs- und Instrumenten-Fließschemata (P&IDs), Stromlaufpläne, Automatisierungs-, Prozessoder Wartungsinformationen. Mit diesen Informationen
kann das mit Comos W
­ alkinside aus den 3-D-CAD-Daten er-
Software | process news ACHEMA Spezial 2015
zeugte Virtual-Reality-Modell dann verknüpft werden. Durch
diese umfassende und auch ohne CAD- bzw. EngineeringKenntnisse zugängliche Informationsbasis sind das Anlagenprojekt und dessen Fortschritt, zu einem sehr frühen Zeitpunkt für alle Fachdisziplinen nutzbar. So können beispielsweise Sicherheitsaspekte bereits in der frühen Planungsphase
umfassend berücksichtigt werden, was zu einer deutlichen
Zeit- und Kostenersparnis bei den Sicherheitsbegehungen
auf der Baustelle führt.
Technische Features
• Realistische 3-D-Visualisierung,
basierend auf den Engineering-Daten
• 3-D-Asset-Portal ermöglicht den zentralen
Echtzeitzugang zu sämtlichen Anlagendaten
• Visualisierung des Anlagenzustands über den
gesamten Lebenszyklus für alle Projektbeteiligten
• Effektives und effizientes Training des Betriebspersonals zur schnelleren Inbetriebnahme und
verbesserten Anlagensicherheit
Inbetriebnahme, Anlagenoptimierung und Training
Die Übergabe der Anlage inklusive der gesamten Dokumentation an den Betreiber bildet den „As-built“-Zustand der Anlage ab. Diese Daten sind die Grundlage für die im laufenden
Betrieb über den gesamten Lebenszyklus immer wieder erforderlichen Aus- und Umbauten, Reparaturen sowie Moder- Unterlagen zentral in Comos abgelegt, vollständig auffindbar, können eingesehen und bearbeitet werden. Zudem könnisierungsarbeiten.
Ab dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme kann Comos Walkinside nen im virtuellen 3-D-Modell bereits die Zugangsmöglichauch als sogenanntes 3-D-Asset-Portal eingesetzt werden. keiten zu bestimmten Bauteilen evaluiert werden und eine
Als 3-D-Asset Portal ermöglicht Walkinside allen Beteiligten, mit RFID-Transpondern ausgestattete Wartungsmannschaft
unabhängig von ihrer Rolle oder ihrem Standort ,einen intu- lässt sich exakt lokalisieren und im virtuellen Modell abitiven und unmittelbaren Zugriff auf sämtliche Anlageninfor- bilden.
mationen. Bei einem virtuellen Rundgang im virtuellen 3-D- Jeder berechtigte Benutzer hat Zugang zu den InformatioModell lassen sich sämtliche objektorientierten Daten ein- nen in der für ihn bestmöglichen Form. Alle Beteiligten könfach und direkt aufrufen und gegebenenfalls bearbeiten.
Arbeitsabläufe lassen sich so bis ins Detail simulieren. So
können Prozessabläufe geprobt und optimiert, aber auch Anlagenbediener und Wartungspersonal frühzeitig und gefahrlos trainiert werden. Durch die wirklichkeitsgetreue Abbildung selbst komplexer Anlagen können Trainingsszenarien
vollkommen individuell für Einzelschulungen oder Gruppentrainings gestaltet werden. Dabei sind selbst spezielle Szenarien unter Gesundheits-, Sicherheits- und Umweltaspekten mit simulierten Störfällen wie zum Beispiel Brand oder
Gasleckagen in der Anlage möglich. Darüber hinaus lässt sich
auch die Zusammenarbeit mit den Operatoren im Kontrollraum effizient schulen, um eine reibungslosen Arbeitsablauf
sicherzustellen.
Effizienter Betrieb und vereinfachte Wartung
Während der Betriebsphase sind mit Comos Walkinside Fernwartung und -bedienung möglich. Mittels dieser sogenannten Remote-Operation von Anlagen können Probleme ohne
Einsatz vor Ort schneller identifiziert und gelöst werden.
­Historische Daten und Echtzeit-Prozessdaten wie Alarme aus
dem Prozessleitsystem Simatic PCS 7 unterstützen das bessere Verständnis der Gesamtzusammenhänge. Störungen
können künftig vermieden werden, sodass der gesamte Betrieb effizienter laufen kann.
Mit Comos MRO (Maintenance Repair and Overhaul) lassen
sich Wartungs- und Instandhaltungstätigkeiten in der Anlage
exakt planen. Der zentrale Zugang zu diesen Daten mit exakter Lokalisierung des Anlagenteils innerhalb des 3-D-Abbilds ermöglicht die effiziente Vorbereitung und Ausführung
von Wartungseinsätzen. Die Dokumentationen zu ausgeführten Wartungsschritten sind zusammen mit sämtlichen
In der virtuellen Anlagenumgebung lassen sich Probleme genau
lokalisieren und korrigierende sowie vorbeugende Maßnahmen
umsetzen
nen sich so einen Überblick über den jeweils aktuellen Anlagenzustand verschaffen und über den gesamten Lebens­
zyklus der Anlage ihre Ziele effizienter, schneller und sicherer
erreichen. Eine höhere Anlagenverfügbarkeit, wirtschaft­
lichere Auslastung und Rentabilität bedeuten auch mehr
­Sicherheit für Mensch, Maschine und Umwelt.
siemens.de/comos
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process news ACHEMA Spezial 2015 | Software
Simatic IT
R&D Suite
Produktspezifikationen
LIMS
Simatic IT
Intelligence Suite
Preactor
APS/GPMS
Berichterstellung
Dashboard
Simatic IT eBR
Operations Intelligence
Simatic IT
LMS
Unternehmensintegration
Lager
XHQ
OEE
Wiegen &
Dosieren
eBR
Integration Leitsystem
Verpackung
Integration Steuerung/Befehle
DTM
Sipat
Automatisierung – Simatic
BATCH
DCS
PLC
HMI
Sensoren, Antriebe, Feldinstrumentierung usw.
Simatic IT eBR ist Teil des Siemens-Lösungskonzepts für Industriesoftware und -automatisierung
Simatic IT eBR
Papier ade!
Auf dem Weg zu einer effizienteren Produktion muss die Pharmaindustrie einige Hürden
überwinden – unter anderem, dass die Dokumentation der Prozesse häufig auf Papier erfolgt.
Um von den Vorteilen einer papierlosen Lösung profitieren zu können, braucht es die passenden
IT- und Automatisierungs­lösungen. Mit Simatic IT eBR erleichtert Siemens nicht nur die Implementierung eines papierlosen Electronic-Batch-Managements, sondern bietet auch zusätzliche
Vorteile durch die nahtlose Integration der Manufacturing-Execution-Ebene mit dem Leitsystem.
S
elbst von behördlicher Seite wird
die Pharmaindustrie dazu aufgefordert, die heute verfügbaren
Technologien zur Verbesserung von
Produktionseffizienz und -leistung bei
der Herstellung von Arzneimitteln zu
nutzen und eine umfassende elektronische Dokumentation zu gewährleisten.
Die US-amerikanische Food and Drug
Administration (FDA) und die European
Medicines Agency (EMA) haben jeweils
entsprechende Richtlinien veröffentlicht. Sie legen fest, wie die entsprechenden Produktionsdokumente in
einem elektronischen System erstellt
und verwaltet werden sollen, damit der
Bericht alle erforderlichen Informatio12
nen zur Herstellung des Medikaments
beinhaltet. Ein eBR-System (Electronic
Batch Record) zur papierlosen Pro­
duktion sollte drei Schritte umfassen:
­D esign, Execution und Review. Um den
Prüf- und Freigabeprozess zu vereinfachen und den Aufwand für die Qualitätssicherung zu verringern, sollen nur
beanstandete Chargen geprüft werden
(Review by Exception).
Ein eBR-System ist im Wesentlichen ein
elektronisches Abbild der bislang papierbasierten Dokumentation von Produktionsabläufen in der Pharmaindustrie (Paper-to-Glass). Die Produktionsprozesse werden in einem Master Batch
Record (MBR) definiert, der als „Grund-
rezept“ für die Herstellung eines Medikaments dient. Der MBR enthält die
Produktspezifikation („was wird produziert“), die Arbeitsabläufe, die Voraussetzungen, die Ausrüstung und den
Workflow („wie wird es produziert“),
qualitätskritische Parameter („wie wird
der Prozess verifiziert“) sowie die notwendigen Tests zur Sicherung der Produktqualität („wie wird die Produktqualität geprüft“).
Wird das eBR-System mit modernen ITSystemen realisiert und werden die
elektronischen Chargeninformationen
mit anderen Produktionssystemen wie
­L aborinformationsmanagement (LIMS)
und Prozessleit- oder Gebäudeleittech-
Software | process news ACHEMA Spezial 2015
Technische Features
Dank Simatic IT eBR wird die papierlose Produktion zur
Realität. Die Lösung erfasst kritische Daten elektronisch
und bietet eine umfassende Funktionalität, die sofort
angewendet werden kann:
• Vertikale Integration von der ERP-Ebene zur
Automatisierungsebene
• Verwaltung von Chargen und Operationen
(mit Bedienerführung und Produktionsschritten)
• Verwaltung von Rohstoffen und Lagerbeständen
(Wiegen, Dosieren, Mischen) auf Behälterebene
(mit ERP-Integration)
• Equipmentverwaltung über den gesamten
Lebenszyklus der Anlage
• Probenverwaltung (mit Integration in das LIMS)
• Verwaltung von Abweichungen, Alarmen und
Warnungen
• Erstellung von Chargenberichten
• Vollständige Genealogie für Chargen und Rohstoffe
• Prüfung und Freigabe von abweichenden Chargen
Simatic IT eBR ermöglicht eine komplett papierlose Produktion
in der Pharmaindustrie
nik vernetzt, lassen sich zusätzlich
Workflows rationalisieren, Fehler und
Abweichungen vermeiden, eine höhere
Produktionsqualität (Right-First-Time)
erzielen sowie Chargenprüfungen und
-freigaben erleichtern.
Risiken minimieren, Möglichkeiten
für zusätzliche Vorteile nutzen
Dass eine papierlose Prozessdokumentation bedeutende Vorteile bietet, ist
der Pharmabranche durchaus bewusst.
Dennoch zögern viele Unternehmen,
solche Systeme in großem Maßstab einzuführen, weil sie Bedenken hinsichtlich der Kosten, Risiken und des tatsächlichen Nutzens der papierlosen
Produktion haben. Eine EBR-Lösung
muss in der Lage sein, nicht nur alle
Prozesse, sondern auch die Anforderungen sowohl der Wirkstoffproduktion als auch der Sekundärprozesse zu
berücksichtigen. Außerdem muss das
System sehr komplexe Abläufe handhaben können – in nur einer Anlage werden bis zu 300 verschiedene Rezepte
mit mehreren Tausend Prozessparametern und einigen Hundert Produktionsschritten ausgeführt.
Bis vor Kurzem gab es keine wirklich integrierten Lösungen für MES (Manufacturing Execution System), Produktions-
und Automatisierungsebene, die sowohl
manuelle als auch automatisierte Prozesse abdecken konnten. Mit Simatic IT
eBR präsentiert Siemens jetzt eine
Lösung, die die Lücke zwischen den ISA95 und ISA-88 Standards zur Integration
von MES, Automatisierung, Chargensteuerung und Produktions-IT schließt.
Egal, ob manuell oder automatisiert –
Simatic IT eBR unterstützt die Produktionsausführung über eine nahtlose
Interaktion zwischen MES, Automatisierungssystem und ERP-System (Enterprise Resource Planning). Die Lösung
von Siemens bietet ein EBR-Management, das auf einer nativen Integration
von MES und Prozessleitsystem aufbaut.
Dies beschleunigt Design, Execution und
Review des eBR und macht die MBR-Erstellung flexibler. Im Prozessleitsystem
verwaltet eine robuste und leistungsstarke Batch Engine komplexe S88-Rezepte und führt diese aus. Über die Auswahl des Namens und der Version der
Grundrezepte stehen die gesamten Rezeptinformationen aus Simatic Batch zur
Verfügung und können im MES verwendet werden. Darüber hinaus deckt
Simatic IT eBR dank der Integration mit
der Simatic IT R&D Suite typische F&EAbläufe ab, wie etwa die Entwicklung
neuer und die Weiterentwicklung beste-
hender Produkte. Über die Anbindung
des Laborinformationsmanagementsystems Unilab lassen sich auch die entsprechenden qualitätsrelevanten Informationen integrieren. Für die Produktionsplanung besteht auch eine Integration mit
der Preactor-APS-Software, sodass die
Abläufe über den gesamten Produktlebenszyklus rationalisiert werden können.
Prozesse optimieren
Simatic IT eBR vereinfacht die Einführung einer papierlosen Dokumentation
auf der Grundlage von elektronischen
MBRs und ermöglicht es den Unternehmen, ihre Prozesse effizienter zu machen, ohne dabei die Qualität und Sicherheit der Produkte zu gefährden – sowohl in manuell gesteuerten als auch in
hochautomatisierten Produktionsumgebungen. Durch die nahtlose Integration
zwischen der Chargenverarbeitung im
Prozessleitsystem und dem WorkflowManagement im MES vereinfacht und
beschleunigt Simatic IT eBR die Implementierung einer Lösung zur papierlosen Dokumentation der Prozesse. Dabei
wird die gewöhnliche Implementierungsdauer für ein Rezept von einem
Jahr auf nur einige Monate verkürzt.
siemens.de/pharma
13
process news ACHEMA Spezial 2015 | Software
LIMS Simatic IT Unilab
Cloud-Lösung für noch
größere Benutzerfreundlichkeit
Mit dem Labor-Informations- und Management-System (LIMS) Simatic IT Unilab 7.0
bietet Siemens eine umfangreiche Neugestaltung der bisherigen Siemens LIMS für
Laborautomatisierung. Dank des neuen Designs ist die bewährte und umfangreiche
Software nun auch über mobile Geräte steuerbar.
D
as neue LIMS Simatic IT Unilab erhöht nicht nur die
Benutzerfreundlichkeit und vereinfacht die Handhabung sowie Inbetriebnahme, sondern senkt auch die
Kosten. Die neueste Software-Version ist als Cloud-Lösung
vollkommen webbasiert und läuft mit jedem gängigen
HTML5-Browser. Damit entfallen regelmäßige Systemupdates und Installationsaufwand. Das flexible Web-Design
von Simatic IT Unilab 7.0 ermöglicht dem Benutzer einen fliegenden Wechsel zwischen dem Einsatz der Software auf
einem PC und einem Tablet. Mit den Darstellungsoptionen
„comfort“ und „compact“ können die Nutzer wählen, wie umfangreich die Daten angezeigt werden sollen, wobei sich
„comfort“ vor allem für Touch Screens, „compact“ für reguläre PCs mit Tastatur und Maus eignet. Mit Blick auf den Umfang der Darstellung und den Wunsch nach personalisierten
Anzeigen ist es zudem in der Version 7.0 möglich, zwischen
den Modi „novice“ und „expert“ zu wählen.
„Expert“ bildet alle Einzelheiten für die gewünschte Stichprobe ab, während im Anfängermodus nur die notwendigen
Daten angezeigt werden. Dazu spezifiziert jeder Nutzer seine
Arbeitsoberfläche über den sogenannten Docking-Manager
und gestaltet sich damit sein eigenes Arbeitsumfeld. Die
Software verfügt außerdem über eine komplett überarbeitete Suchfunktion mit automatischer Vervollständigung, Er14
gebnisfilterung, Volltext- und Zeitstempelsuche. Zudem können Übersichten und Grafiken direkt aus dem Ergebnisfenster erstellt werden. Das für Simatic IT Unilab sowie alle
anderen Module der Simatic IT R&D Suite identische Launch
Pad lässt sich entsprechend den Zugriffsrechten des jeweiligen Nutzers individuell konfigurieren. So kann der User beispielsweise definieren, welche Dokumente auf der Oberfläche verlinkt und ob eine Internetsuchmaschine angezeigt
wird.
siemens.de/lims
Technische Features
• LIMS Simatic IT Unilab erhöht die Benutzerfreundlichkeit
• Vereinfachte Handhabung sowie Inbetriebnahme
• Kosten werden gesenkt
• Software ist als Cloud-Lösung vollkommen webbasiert
und läuft mit jedem gängigen HTML5-Browser
• Das flexible Web-Design der Simatic IT Unilab 7.0
ermöglicht dem Benutzer einen fliegenden Wechsel
zwischen PC und Tablet
Software | process news ACHEMA Spezial 2015
Kontinuierliche biologische Prozessführung
Auf dem Weg zur Marktreife
In der Pharmaindustrie dominieren in der Produktion biologischer Wirkstoffe zurzeit
Chargenprozesse, obwohl eine kontinuierliche Prozessführung viele Vorteile bietet.
Zwei Schlüsseltechnologien für die kontinuierliche Produktion im großtechnischen Maßstab,
die zudem eine prozessinterne Qualitätskontrolle ermöglichen, sind integrierte
Automatisierungslösungen und Process Analytical Technology (PAT).
D
ie Pharmaindustrie arbeitet in vielen Bereichen daran, kontinuierliche Prozesse
in der Produktion einzuführen und so agi­
ler, flexibler und effizienter zu werden. Experten
erwarten, dass der Einsatz von kontinuierlichen
Prozessen in den nächsten zehn Jahren stark
steigen wird – von derzeit 5 % auf bis zu 30 %.
Konzepte für einen integrierten Prozess
Allerdings erfordern kontinuierliche Produktionsprozesse in der Pharmaindustrie ein Umdenken auf unterschiedlichen Ebenen: Prozess, PAT
und Leitsysteme müssen enger integriert werden. Mit dem Leitsystem Simatic PCS 7 und der
PAT-Software Simatic Sipat hat Siemens eine Lösung entwickelt, die genau das ermöglicht. Die
native Integration der beiden Systeme ergänzt
Siemens durch die Zusammenarbeit mit Pharma­
unternehmen und OEMs, um noch fehlende
Schnittstellenstandards und Analysesysteme für
die Qualitätskontrolle im Prozess zu entwickeln.
Biologische Wirkstoffe
werden zumeist in
Chargenprozessen
hergestellt. Um hier
effizienter zu werden,
erprobt die Pharma­
industrie zurzeit
kontinuierliche Prozesse
Technische Features
Die PAT-Software Sipat und das Prozessleitsystem
Simatic PCS 7 ermöglichen
• eine multidisziplinäre PAT-Lösung, die Analytik,
mathematische Modelle, Prozess- und Steuerungstechnik
und IT-Expertise vereint,
• ein besseres Prozessverständnis sowie
• die Implementierung von Quality-by-Design und eine
Produktfreigabe in Echtzeit.
Vom Prinzip zur Produktionsreife
Obwohl daher noch an mehreren Stellen viel
Entwicklungsarbeit nötig ist – sowohl bei den
Technologien als auch in den Strukturen und
Abläufen –, gibt es keinen Zweifel, dass die
Pharmaindustrie mit kontinuierlichen Prozessen einige der drängenden aktuellen Herausforderungen lösen kann. Sie erleichtern es Unternehmen, agiler auf Marktanforderungen zu
reagieren, Prozesse effizienter zu fahren und
biologische Wirkstoffe lokal zu produzieren,
denn kontinuierliche Prozesse ermöglichen
einen höheren Automatisierungsgrad, beschleunigen die Medikamentenentwicklung durch
eine einheitliche Plattform für die klinische
Entwicklung und großtechnische Produktion
und verringern den Flächenbedarf sowie die Investitionskosten.
siemens.de/pharma
15
process news ACHEMA Spezial 2015 | Software
Simit Simulation Framework Version 8.1
Effizienz durch Simulation
Simulation für virtuelle Inbetriebnahme und Operator Training sind wichtige Ansätze, um die
Wirtschaftlichkeit von Prozessanlagen über ihren gesamten Lebenszyklus zu steigern.
Operator Training System (OTS)
DCS
Trainer-Platz
Operator-Station
(Server)
Simit SF (Simulation Framework)
• Simulation Design
• OTS Runtime Management
• Trainer Dialog
Simit VC (Virtual Controller)
• Konfiguration „Emulation Manager“
Simulierte
I/O-Geräte
Simulierte
Prozesse
TrainingsSzenarien
OTS-Trainingsplätze
OperatorStation
OTS - Virtuelle Automatisierung
Simit Virtual
Controller
EngineeringSystem
• Simulation Runtime
• Synchronisierung
• Virtual Time Management
• Remote Control Interface
• Interne Kommunikation
• Externe Kommunikation (OPC, Shared Memory)
Simit Virtual Controller (Configuration)
Simulierte
Automatisierung
Simit Virtual Controller Software (Runtime)
Simit Simulation Framework
W
ährend der Inbetriebnahme und des Anlaufs einer
Anlage können Fehler in der Automatisierungskonfiguration nur noch aufwendig korrigiert werden.
Diese zeit- und kostenintensiven Änderungen lassen sich
durch die virtuelle Inbetriebnahme vermeiden, bei der das
Engineering quasi vom Schreibtisch aus getestet wird. Nahezu alle designspezifischen und funktionalen Fehler können erkannt und noch vor der realen Inbetriebnahme behoben werden. Mit der Simit Software-Familie bietet Siemens
eine ausgereifte Produktreihe für die virtuelle Inbetriebnahme (VIBN) von Automatisierungssystemen.
Trainingsmöglichkeiten inklusive
Mit der neuen Version V8.1 erweitert Siemens sein Angebot
für virtuelle Inbetriebnahme und Operator Training Systeme.
Die Simit Produktfamilie wurde um die Simit Virtual Controller Software ergänzt, mit der Simatic S7‑300, S7‑400 und
S7‑410 Controller emuliert werden können. Die neue Schnittstelle zum Simit Virtual Controller V3.0 fügt sich homogen zu
den schon vorhandenen Kopplungen ein. Simit Simulation
Framework und Virtual Controller sind aufeinander abgestimmt und können zeitlich synchronisiert werden, sowohl in
Echtzeit als auch mit virtueller Zeit (für einen schnelleren
oder langsameren Simulationsablauf). Die Virtual Controller
Software erlaubt eine uneingeschränkte Anzahl von emulierten Controllern, wobei diese auf mehrere Rechner verteilt
werden können. Damit bietet sie die notwendige Flexibilität,
Skalierbarkeit und Performance, die insbesondere für große
16
Technische Features
• Einheitliche Simulationsumgebung:
– für virtuelle Inbetriebnahme und Operator Training
– f ür reale und virtuelle Automatisierung (reale CPU
oder Simit Virtual Controller)
• Synchronisierter Ablauf von Simulation und
Emulation in Echtzeit oder virtueller Zeit
(schneller/langsamer)
• Komfort- und Effizienzverbesserungen z.B. bei
Verschaltung, Routing und Skalierung von
Signalen in den Simulationsmodellen
Projekte oder Trainingssysteme erforderlich sind. Die für eine
VIBN festgelegte Modellierung kann nahezu direkt als Modell
für geplante Trainingsszenarien übernommen werden.
Mit dem Softwareangebot und durch die enge Verzahnung
aller Tools stellt das Simit Simulation Framework ein Bindeglied dar zwischen Engineering, Simulationsdesign, virtueller und realer Inbetriebnahme, OTS und Anlagenbetrieb. Mit
der möglichen Modellierung von Prozessverhalten in Simit
kann das gesamte Zusammenspiel von Prozessen, Automatisierungsprogramm und Ausrüstung realistisch abgebildet
und getestet werden.
siemens.de/simit
Multimedia-Präsentation:
siemens.de/simit-simulation-entdecken
Prozessautomatisierung | process news ACHEMA Spezial 2015
Control Module Type Engineering
Effizientes Engineering
Ein neues Typenkonzept für die Betreiber und Errichter von Anlagen gewährleistet
ein noch effizienteres Engineering, mehr Standardisierung und Sicherheit.
F
Wiederkehrende Funktionen lassen sich in
Simatic PCS 7 als Control Module Type (CMT)
definieren und können dadurch leicht
vervielfältigt werden
ür die Weitergabe der Daten von Planungswerkzeugen
an andere Systeme wie beispielsweise Automatisierungssysteme hat Siemens mit dem Ansatz des integrierten Engineerings Möglichkeiten für effizientere Projektierungsworkflows entwickelt. Teil dieses Konzepts ist die
engere Verzahnung von Anlagenplanungssystem und Automatisierungs- bzw. Prozessleitsystem mit reduzierten
Schnittstellen. Standardisierungen schaffen eine gemeinsame Basis mit einheitlichem Verständnis zur Abstimmung
von Anlagenplanern, Betreibern, Verfahrens- und Automa­
tisierungsingenieuren. Das Engineering wird einfacher,
schneller und somit auch kostengünstiger. Wiederkehrende
Automatisierungsaufgaben können durch Vervielfältigung
standardisierter Softwaremodule für sich wiederholende
Funktionen oder Funktionseinheiten in Control Module
Types (CMT, Einzelsteuereinheitstypen) zügig umgesetzt
werden. Aus den CMT lassen sich durch Ableiten beliebig
viele Messstellen erzeugen. Zentrale Änderungen am CMT
wirken sich mittels des Typ-Instanz-Konzepts auch auf die Instanzen (Ableitungen) aus. Dadurch lassen sich Typen an
einer zentralen Stelle im Simatic PCS 7 Engineering projektübergreifend ändern. siemens.de/pcs7-engineering-system
Simatic HMI Comfort Outdoor Panels
Extrem flexibel für jeden
Außeneinsatz
Die neuen Simatic HMI Comfort Outdoor
Panels wurden speziell für anspruchsvolle
HMI-Aufgaben unter extremen Umgebungsbedingungen entwickelt. Damit wird das
Bedienen und Beobachten extrem flexibel –
für jeden Außenbereich.
durch eine UV-geschützte Gerätefront in Schutzart IP65.
Hohe Blendfreiheit, automatisches Dimmen und weite Ablesewinkel ermöglichen ein s­ icheres und ermüdungsfreies
Bedienen und Beobachten bei unterschiedlichsten Lichtverhältnissen. Durch umfangreiche geplante Zertifizierungen,
den weiten Temperaturbereich und die Eignung für bis zu
90 % Luftfeuchtigkeit lassen sich die Geräte in nahezu jeder
Branche einsetzen.
siemens.de/comfort-outdoor
O
b in der Öl- und Gas-Industrie, auf Schiffen oder in
Kühlhäusern: Die Simatic HMI Comfort Outdoor Panels mit 7- oder 15-Zoll Daylight-readable Widescreen-Display verfügen über alles was für das Bedienen und
Beobachten im Außenbereich erforderlich ist. Die robusten
Geräte bieten den hohen Komfort und die High-End-Funktionalität der Comfort Panels und sind besonders langlebig
17
process news ACHEMA Spezial 2015 | Prozessautomatisierung
Simatic PCS 7/Open OS
Zentrale Prozessführung
Simatic PCS 7/Open OS unterstützt eine effiziente Prozessführung
durch intelligente Integration der Systemkomponenten.
P
rozessanlagen wachsen mit der Zeit zu Systemlandschaften aus heterogenen Automatisierungstechnologien mit Komponenten verschiedener Hersteller. Die
Option Simatic PCS 7/Open OS V8.0 ermöglicht die Integration von nicht Simatic PCS 7 konformen Controllern in die
Prozessführung von Simatic PCS 7. Messwartenzusammenlegungen oder die Integration von verschiedensten Controllern lassen sich somit schnell und einfach für Simatic PCS 7
realisieren. Der Datenaustausch zwischen der PCS 7 Operator Station und verschiedenen Automatisierungssystemen
erfolgt dabei über die vorhandenen WinCC Kanäle oder über
den OPC-Kanal. Fremdsysteme, die nur über Letzteren eingebunden werden können, benötigen ­lediglich den passenden OPC-Server für den jeweiligen Controllertyp. Simatic S71200 und S7-1500 Controller lassen sich über die Basisfunktionalität von Simatic PCS 7/Open OS in die Prozessführung
mit der Operator Station einbinden. Die Integration erfolgt
mithilfe des Simatic S7-1200 bzw. S7-1500 K
­ anals der PCS 7
Operator Station. So wird es dem Bediener ermöglicht, die
komplette Anlage inklusive Package Units mit Simatic S71500 Controllern von nur einer Operator S
­ tation aus zu bedienen und zu beobachten.
siemens.de/pcs7
Longtime/Lifetime Support Simatic S7-400
Belastbare Basis
Die Simatic S7-400 Automatisierungssysteme
sind bis über das Jahr 2030 hinaus in verschiedenen Sicherheits- und Verfügbarkeitsstufen erhältlich. Der reibungslose Betrieb
und die langfristige Lieferbarkeit der
Komponenten sowie deren Skalierbarkeit
werden von Siemens für den gesamten
Lebenszyklus der Serie sichergestellt.
PCS 7 Operation
Station
OPC-Kanal
Simatic S7 Protocol Suite
Simatic S7-1500 Channel
OPC-Server
Kanal für
weitere Systeme
Simatic
S7-300
S7-1500
18
Steuerung Y
Integration maschinennaher Komponenten
über Simatic PCS 7/OpenOS
Automatisierungskomponenten gesichert. Das gilt für die
gesamte Produktfamilie der Simatic S7-400 Automatisierungssysteme, von Standard- über hochverfügbare bis hin
zu sicherheitsgerichteten Controllern. Innovationen wie der
Controller S7-410 als die gegenwärtig schnellste und leistungsfähigste CPU für die Prozessautomatisierung wurden
mit einem erweiterten Temperaturbereich bis +70 °C, für den
Einsatz in schwierigen Umgebungen und einer neuen Lackierung gemäß G3 Umweltbedingungen optimiert. Der reibungslose Betrieb und die langfristige Lieferbarkeit der Komponenten sowie deren Skalierbarkeit werden von Siemens
bis 2030 und darüber hinaus für den gesamten Lebenszyklus der Serie sichergestellt. siemens.de/s7-400
D
ie Sicherheitsgarantie, die wir Anlagenbetreibern
und Errichtern in allen Industriezweigen geben, basiert auf der Robustheit, Flexibilität und Zukunftssicherheit unserer modularen Systeme. Ersatzteilversorgung,
Kom­patibilität und Verfügbarkeit der Komponenten, aber
auch Innovationen und Services stehen dabei im Fokus.
Über die nächsten Jahrzehnte hinweg ist der Zugriff auf die
Steuerung X
Zukunftssicher:
Simatic S7-400
Prozessautomatisierung | process news ACHEMA Spezial 2015
Das vorkonfigurierte Faceplate für den Umrichter Sinamics G180
Sinamics G180
Spezifische Antriebslösung
Mit dem Sinamics G180 bietet Siemens eine Antriebslösung
besonders für explosionsgefährdete Bereiche. Über ein spezielles
Tool lässt sich der Antrieb leicht in Simatic PCS 7 integrieren.
D
ie Gerätereihe Sinamics G180 kann in Pumpen und
Lüftern bis hin zu anspruchsvollen Antriebslösungen
im Leistungsbereich von 2,2 bis 6.600 kW beispielsweise für Zentrifugen, Pressen, Extruder oder Kompressoren
eingesetzt werden. Als Weiterentwicklung des Dynavert-TFrequenzumrichters ist Sinamics G180 speziell für den Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen ausgelegt. Ob als
Kompaktgerät, Schrankanlage oder Schrankgerät (luft- und
flüssigkeitsgekühlt) sind die Frequenzumrichter speziell auf
die Belange von Antrieben mit quadratischer und konstanter Lastkennlinie abgestimmt.
Über die Inverter Management Software (IMS) lassen sich
die Sinamics G180 in Simatic PCS 7 integrieren, über das System projektieren, bedienen, beobachten und überwachen.
Auf Basis der Standardbibliothek Advance Process Library
(APL) lässt sich die Integration der Antriebe mit dem präkonfigurierten Lösungstemplate Sinag180 als vollständig projektierter CFC-Plan besonders effizient und mit wesentlich geringerem Engineering-Aufwand gestalten. Der Kanaltreiberbaustein FbDrive der APL ist bereits mit den Funktions- und
Logik-Bausteinen logisch verschaltet. Zum Bedienen und Be-
obachten steht in der Operator Station ein APL Faceplate zur
Verfügung, über das der Sinamics G180 über Profibus DP gesteuert wird. Erforderliche Daten zum Motorzustand und
Messwerte wie Drehmoment, Leistung oder Feedback werden klar und übersichtlich angezeigt. Störungen können
schnell erkannt und im Vorfeld vermieden bzw. im Fehlerfall
schnell behoben werden.
siemens.de/sinamics
Technische Features
• Antriebslösungen im Leistungsbereich
von 2,2 bis 6.600 kW
• Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen
möglich
• Geringerer Engineering-Aufwand dank
präkonfiguriertem Lösungstemplate
19
process news ACHEMA Spezial 2015 | Services
Simatic PCS 7 Lifecycle Services
Lifecycle Services lassen Anlagen
nie alt aussehen
Damit verfahrenstechnische Anlagen während ihres gesamten Lebenszyklus immer auf
dem neuesten Stand der Technik bleiben, sorgt das Update-Management der Simatic PCS 7
Lifecycle Services für eine kontinuierliche Anpassung.
D
er Lebenszyklus verfahrenstechnischer Anlagen be- cher, immer auf dem neuesten technischen Stand zu sein.
trägt heute mindestens 20 Jahre. Das ist sehr lang. Mögliche Obsoleszenz-Risiken, also die Überalterung der
Und das hat Folgen: Die Anlage muss während die- Technik, werden so vermieden. Um ihre immer komplexer
ses Zeitraums immer auf dem neusten Stand sein. Möglich werdenden Leitsysteme zu pflegen, setzt die chemische Inwird dies mithilfe der Simatic PCS 7 Lifecycle Services. Sie dustrie auf umfangreiche und langfristige Lifecycle-Verträge.
verhelfen zu höchster Transparenz und Effizienz, wobei die Zum Teil haben diese eine Laufzeit von 15 Jahren und mehr.
Serviceverträge individuell auf die Anforderungen des jeweiligen Kunden zugeschnitten werden. Damit sind die Sys- Design for Lifecycle sichert Zukunftsfähigkeit von Anlagen
tem- und Anlagenverfügbarkeit und ein langfristiger Inves- Ein weiterer wichtiger Baustein innerhalb des Lifecycle Managements ist die Servicefähigkeit leittechnischer Lösungen.
titionsschutz gesichert.
Für den Investitionsschutz müssen die leittechnischen Funk- Hier spielt der sogenannte Design for Lifecycle eine entscheitionen für einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden dende Rolle. In einem System Audit überprüfen die Experten
und die Versorgung mit Ersatzteilen sowie die entsprechen- von Siemens auf Basis von Checklisten und Analysetools die
den Support-Services müssen gewährleistet sein. Das installierte Lösung und definieren einen Maßnahmenkatalog,
ist nicht immer einfach, weil die Innovationszyklen in der Ba- mit dem sich die erforderliche Service- und Upgrade-Fähigkeit
sis-Technologie – dazu zählen beispielsweise PCs und Be- erreichen lässt. Die professionelle, weltweite Service-Infratriebssysteme – immer kürzer werden.
struktur mit lokalen und zentralen Service-Ressourcen, ErsatzDas Gleiche gilt auch für die Innovation leittechnischer Sys- teillogistik und modernen Service-Tools sind die Basis dafür,
teme, die auf PC-Systemen basieren. Neue Funktionen tra- dass sich Anlagenbetreiber auf ihr Kerngeschäft fokussieren
gen dazu bei, die Qualität und Produktivität einer Anlage zu und sich auf ihre Anlage jederzeit verlassen können.
steigern. Davon wollen Anlagenbetreiber natürlich profitieren. Ein konsequentes Management der Upgrades stellt si- siemens.com/pcs7lcs
LifecycleService-Kosten
kumuliert
LifecycleService-Kosten
kumuliert
ObsoleszenzRisiko
LifecycleService-Kosten
per anno
Service-Kosten
per anno
Jahr
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17
Bei einem reaktiven Service-Ansatz (das heißt ohne LifecycleService‑Vertrag) steigt das Obsoleszenz-Risiko stark an.
Die Aufwendungen für Unterhalt und Risikoabdeckung
schwanken und sind schwer planbar
20
...
1
2
3
4
5
6
7
8
ObsoleszenzRisiko
9 10 11 12 13 14 15 16 17
...
Im Gegensatz dazu steht der präventive Service-Ansatz mit
Lifecycle-Service-Vertrag. Durch die kontinuierliche Betreuung der
Anlagen bleibt das Obsoleszenz-Risiko auf niedrigem Niveau, die
optimierten Aufwendungen für Wartung und Modernisierung sind
konstant und planbar
Services | process news ACHEMA Spezial 2015
Siemens Engineering & Consulting
Durchdacht von Anfang an
Das Dienstleistungsangebot von Siemens Engineering & Consulting
unterstützt mit seinen Experten die chemische und pharmazeutische
Industrie in der Planung und Investitionskostenschätzung. Dies
sorgt auch für mehr Transparenz und Effizienz beim
Betrieb einer Anlage.
D
er Markt der chemischen und
pharmazeutischen Industrie ist
stark umkämpft. Immer neue
Produkte drängen auf den Markt. Die
Umsätze steigen enorm, besonders in
Asien und Lateinamerika. Wer mithalten will, muss kontinuierlich auf Innovation und Effizienz setzen. Die Anlagen sind ein Herzstück in der Planung,
und das von Anfang an. „Manage project costs before they occur“ ist nicht
nur ein schönes Schlagwort. Dahinter
verbirgt sich ein Businessplan, der den
gesamten Lebenszyklus einer Anlage abdeckt. Bereits in der
Konzeption setzt das Dienstleistungsangebot von Siemens
Engineering & Consulting (EC) an und unterstützt den Kunden bis zur finalen Realisierung von Pilot- und Produktionsanlagen.
Die Ingenieure und Chemiker von Siemens entwickeln für
die jeweiligen chemischen und pharma­zeu­tischen Produkte
die geeigneten Herstellungsverfahren, die sich dann in der
konzeptionellen Ausrichtung der Anla­­ge niederschlagen.
Auch bei der Optimierung bereits bestehender Anlagen stehen die Experten ihren Auftraggebern zur Seite. Bei Bedarf
übernehmen sie das gesamte Projektmanagement für Basicund Detail-Engineering, Bau und Inbetriebnahme. Das Competence Center Cost Engineering innerhalb von Siemens EC
sorgt für Transparenz hinsichtlich der zu erwartenden Investitionskosten.
Realitätsnahe Investitionskostenschätzung
Die Mitarbeiter des Cost Engineering können bereits in frühen Projektphasen die zu erwartenden Investitionskosten
abschätzen. Das Competence Center verfügt über eine
umfangreiche Datensammlung für Investitionskosten­
­
schätzungen, gepaart mit aktuellen Methoden und geeigneten EDV-Werkzeugen.
Durch die Auswertung von abgewickelten Projekten werden
die Kosten der weiteren Gewerke, je nach Anlagentyp – wie
Basis-Chemieanlage, Polymeranlage oder Pharmaanlage –
anhand von deren prozentualem Anteil abgeschätzt. Eine
weitere Methode basiert auf der Erzeugung von Mengengerüsten für jedes Gewerk. Daraus können die Kosten für das
gesamte Equipment und die benötigten Gewerke hochge-
Cost Engineering
• Das Competence Center Cost Engineering sichert
Transparenz bei Investitionskosten
• Betrachtung des gesamten Lebenszyklus einer Anlage
• Schaffung einer Basis für betriebswirtschaftliche
Entscheidungen
• Stochastische Analyse zu wahrscheinlicher
Kostenabweichung aufgrund projektspezifischer
Einflussfaktoren
rechnet werden. Des Weiteren werden der Engineering-Aufwand, der Einkauf inklusive Teuerungsraten sowie Zuschläge
für „Unvorhergesehenes“ (Contingency) berücksichtigt.
Um die erreichte Qualität der Investitionskostenschätzung
sichtbar zu machen, verwendet EC eine stochastische Analyse. Diese Risikoanalyse liefert eine mathematische Wahrscheinlichkeit für eine Kostenabweichung basierend auf projektspezifischen Einflussfaktoren. Daraus werden sowohl der
Wert für die Contingency abgeleitet als auch die Elemente
identifiziert, die den größten Einfluss auf das Über- oder Unterschreiten der geschätzten Investitionskosten haben.
Diese Analyse unterstützt das Projektmanagement bei der
Identifizierung der risikobehafteten Gewerke.
siemens.de/ec
21
process news ACHEMA Spezial 2015 | Services
Center of Competence (CoC) Pharma
Lückenloser Service
Eine gleichbleibende, hohe Produktqualität und Anlagenverfügbarkeit
haben in der pharmazeutischen Industrie den höchsten Stellenwert.
Dies bedarf schnellstmöglicher Services der Anlagenhersteller und
Lieferanten auch über einen reinen Störfall hinaus.
V
iele Pharmahersteller setzen auf mehrstufige Bereitschafts- und Servicemodelle, um die hohen Anforderungen an kontinuierliche Produktion und hohe Produktqualität zu erfüllen. Je nach Ereignis werden fachlich
­unterschiedliche Spezialisten benötigt. Diese Experten benötigen spezielles Know-how zu hochautomatisierten Prozessanlagen mit intelligenten S
­ en­soren, verschiedenen Bussystemen bis hin zu virtualisierten Client-/Server­anlagen und
anderen modernen Tech­nologien und müssen dieses Wissen
ständig auf dem aktuellen Stand halten. Die Softwarelösungen in vernetzten Anlagen adressieren zudem verschiedenste Komponenten von kleinen SPS-Steuerungen über
HMI-/SCADA-Lösungen, Prozessleit­s ys­teme, MES-Systeme
bis hin zur unternehmensweiten ERP-Ebene. Im Center of
Competence (CoC) Pharma in Marburg werden von Siemens
seit über 15 Jahren pharmazeutische Projekte der Prozessund Automatisierungstechnik über den gesamten Lebens­
zyklus der Anlagen abgewickelt. Daraus resultiert ein breites
und abgestimmtes Portfolio an speziellen Dienstleistungen,
zum Beispiel um Anlagenstörungen schnell zu beheben.
Bei einer Störung in der Anlage wird in den meisten Fällen geschultes Personal aus den eigenen Reihen der Pharmahersteller mit eigenen Bereitschaftslinien die Anlagenbereitschaft
wieder herstellen können. In den Fällen, in denen der Anlagenbetreiber keine entsprechende Lösung findet, müssen dann
weitere Fachspezialisten hinzugezogen werden – allerdings
kann dies mehrere Stunden oder gar Tage dauern. Um in solchen Fällen einen Produktionsausfall oder gar Verlust ganzer
Chargen zu verhindern, b
­ ietet das CoC seinen Kunden aus der
22
»Bei GxP-Projekten können
die wirtschaftlichen KeyPerformance-Indikatoren
(KPIs) auch nur dort erzielt
werden, wo eine solche
Tätigkeitsüberschneidung
gezielt gelebt wird und
­d ie dafür notwendigen
Entscheidungen frühzeitig
getroffen werden.«
Peter Hess, Siemens-zertifizierter
Projektmanager und Qualitätsmanager in
Projekten im Siemens CoC Pharma Marburg
Services | process news ACHEMA Spezial 2015
Pharmaindustrie ­auch Bereitschafts­linien speziell zur Betreuung der Pro­
duktionsanlagen aus dem Produkt­
spektrum
Simatic S7, Simatic PCS 7 ­und Simatic Batch an. Durch ständigen Dialog während und nach den Serviceeinsätzen, aber
auch durch Betreuung des Kunden bei Um­bauten, Erweiterungen und Opti­mierungen seiner Anlage bleibt das PharmaKnow-how auf dem aktuellen Stand und der Kunde kann optimal betreut werden. Das Expertenwissen aus dem CoC
Pharma steht mithilfe von Remote-Services auch überregio­
­nal zur Verfügung.
Know-how über den gesamten Lebenszyklus der Anlage
Um sich das Know-how der Liefe­ranten über Errichtung,
Hochrüstung oder Migration von Produktionsanlagen hinaus
zu sichern, sind Kunden oft bestrebt, den Systemlieferanten
in Instandhaltungsprozesse der Anlagen einzubinden. Nicht
selten werden d
­azu Serviceaktivitäten durch System­
lieferanten nach einer Anlagenmodi­fikation vertraglich vereinbart. Die Zusammenarbeit im Störungsfall wird nicht zuletzt aufgrund der regula­torischen Anforderungen verstärkt
gewünscht, um die Anlage im ge­samten Lifecycle valide zu
halten. Ein konsistentes Engineering nach GMP (Good
­Manufacturing Practices) und die Pflege von Anlagen- und
Qualifizierungsdokumenten nach GDP (Good Distribution
Practices) sind unerlässlich und erfolgen meist durch Überarbeitung und Versionierung der bereits existierenden
CoC-Leistungsmodule
Präventive
Systemwartung
ErsatzteilNotdienst
Rufbereitschaft
Qualifizierung/
Validierung
Lifecycle
Management /
Consulting
­ pplikationen und Dokumentationen. In der Richt­linie GAMP 5
A
wurde die Einbeziehung des Lieferanten in den Prozess der
Anlageninstandhaltung manifestiert.
Unter dem Liefe­r antenmanagement werden Möglichkeiten
zur Einbindung von externen Dienstleistungen in den Lebens­
zyklus der Anlage beschrieben.
Service nach Projektabschluss
Bei Siemens als Systemlieferant sind die drei elementaren
Säulen des Pro­jektgeschäfts im pharmazeutischen Umfeld
Engineering nach GxP, Validie­rung und Qualifizierung nach
GAMP 5 sowie ein strukturiertes Projektmanagement nach
PM@Siemens in den Geschäftsprozessen fest etabliert. ­Es
­ergeben sich dabei zusätzliche Module, die additiv einen
Servicevertrag ergän­­zen. Dabei können die Kunden aus unterschiedlichen Leistungsmodulen wählen.
Mit einer Rufbereitschaft wird neben der gewünschten Erreichbarkeit sichergestellt, dass bisherige Projekt­mitarbeiter
als anlagenvertrautes Servicepersonal einbezogen werden.
So können Klärungszeiten und die Einarbeitung in Anlagen­
zusammenhänge minimiert werden. Für den Ersatzteil-­
Notdienst stehen außerdem für alle relevanten und anlagenkritischen Komponenten vertraglich vorbereitete Bestellwege zur Verfügung, sodass die Reparatur schnellstmöglich
ausgeführt werden kann. Im Lifecycle Management/­
Consulting werden bereits in der Vorbereitung eines Projekts
oder während der Umsetzung bei Anlagenmodifikationen
die Anfor­derungen des Kunden mit den Erfah­rungswerten
bei Siemens abgestimmt.
Optimierung und präventive Wartung
Ereignisgesteuert oder in festgelegten Zeitintervallen werden
sinnvolle Optimierungen wie Standardisierungen, Einsparund Verbesserungspotenziale, neue Technologien oder
Beratungen für das Anlagenpersonal proaktiv von Kunden- oder Lieferantenseite angestoßen. Um frühzeitig Fehler zu erkennen, erfolgt im Sinne einer präventiven Wartung eine regelmäßige Analyse der
Systeme und deren Diagnosefiles. Für Qualifizierungs-/Validierungsleis­tungen nach GAMP 5 erleichtern System- und Anlagen­kenntnisse das
Analysieren und Managen von Änderungen im
Lebenszyklus der Anlage. Risiken kön­­nen so im
laufen­den Betrieb minimiert und ComplianceForderungen erfüllt werden.
Das CoC Pharma Marburg begleitet seit vielen
­Jahren mit Technologie- und Branchenkompetenz
den Lifecycle pharmazeutischer Kundenanlagen.
Durch die enge, durchgehende Servicekultur mit den
Systemlieferanten lassen sich die geforderte Qualität
und die Projektziele der Kun­den risikoarm mit hoher
­Zuverlässigkeit, Sicherheit und Effizienz erreichen und
­halten.
siemens.de/pid-de
23
process news ACHEMA Spezial 2015 | Prozessanalytik
Siprocess GA700
Mehr Module – mehr Möglichkeiten
Mit Siprocess GA700 hat Siemens seit 2012
ein modulares Gerätekonzept für die
extraktive Gasanalyse i­m Portfolio. Nach
erfolgreichem Start mit d
­ em Oxymat Modul
folgen nun mit Ultramat 7 und Calomat 7
­zwei weitere Module. Für den Anwender
steigt damit die F
­ lexibilität bei gleichbleibend
einfacher und durchgängiger Bedienung.
Das Grundgerät ist als
Version für die Wandmontage
(oben) und als Einbaugerät
(links) erhältlich
D
as Plattformkonzept beruht auf der Trennung von
Gehäuse inklusive Bedienschnittstellen und eigentlichem Analysator: Ein Grundgerät nimmt die einzelne Module auf. Es ist als Einschub- und als Wandgerätevariante verfügbar und beinhaltet die lokale Benutzerschnittstelle mit hochauflösendem Grafikdisplay und
geschütztem Tastenfeld, Kommunikationsschnittstellen,
Spannungs­
v ersorgung sowie Basiselektronik und -software. In dieses Grundgerät selbst lassen sich bis zu zwei
einsetzbare A
­ nalysenmodule einbauen, die die sensornahe
Elektronik i­nklusive Auswertesoftware sowie die notwendigen elektronischen Schnittstellen und die Prozess­
anschlüsse beinhalten. Die Module können jederzeit einund ausgebaut werden, das Grundgerät bleibt an Ort und
Stelle. Das erlaubt einerseits eine einfache Nach- bzw.
Umrüstung bei veränderten Analytikanforderungen. Andererseits erleichtert das auch Wartungs- und Reparaturmaßnahmen. Die Kombinierbarkeit der Module lässt eine
auf die Messaufgabe perfekt abgestimmte Zusammenstellung zu.
24
Zwei neue Teamkollegen
Die Messprinzipien der Module haben sich gegenüber der
­vorangegangenen Baureihe 6 nicht verändert und stehen
auch bei den technischen Daten ihren Vorgängern in nichts
nach. Der erweiterte Temperaturbereich für Einsätze in Umgebungen mit bis zu 50 °C macht mancherorts sogar Klimatisierungen obsolet. Das erste verfügbare Modul, Oxymat 7,
führt Sauerstoffmessungen zuverlässig durch. Mit dem nun
erhältlichen Calomat 7 sind quantitative Bestimmungen von
Wasserstoff und Edelgasen in binären bzw. quasibinären
Gas­gemischen möglich. Die Calomat 7 Module nutzen zur
Konzentrationsbestimmung die spezifische Wärmeleitfähigkeit des binären Probengemisches aus und besitzen eine
hohe Messbereichsdynamik. Calomat 7 Module können bei
Rein­
gaskontrollen genauso eingesetzt werden wie bei
Schutzgasüberwachungen oder H2-Bestimmungen in Gichtund Konvertergas sowie in Überwachungseinrichtungen für
wasserstoffgekühlte Turbogeneratoren.
Das Ultramat 7 Modul kann hochselektiv bis zu vier infra­
rotaktive Komponenten messen. In der ersten Ausbaustufe
Prozessanalytik | process news ACHEMA Spezial 2015
werden mit CO und CO2 die wichtigsten Gase abgedeckt sein,
weitere Komponenten werden folgen. Das Modul arbeitet
nach dem NDIR-Zweistrahlprinzip (nichtdispersiver Infrarotsensor) und nutzt molekülspezifische Absorptionen von
Spektralbanden im Infrarotbereich aus. Dank eingesetztem
Zweischichtdetektor und optischem Koppler werden zuverlässige Messergebnisse auch in komplexen Gasgemischen erreicht.
Erweiterte Flexibilität – vereinfachte Bedienung
Oxymat 7, Ultramat 7 und Calomat 7 Module lassen sich in
vielen Kombinationen verwenden. Quergaseinflüsse können
in einem Gerät vermessen und gegenseitig verrechnet werden. Durch den Einsatz zweier Module desselben Typs lässt
sich eine höhere Verfügbarkeit relevanter Analytikapplikationen erreichen. Ähnliches gilt aufgrund der schnellen Austauschbarkeit von Modulen, die direkt vor Ort ohne Ausbau
der Plattform erfolgt. Der Austausch ist ohne besondere
Fachkenntnisse möglich; die ­Module werden automatisch erkannt und konfiguriert. Selbst Reparaturen sind nach Schulung durch Siemens mit eigenem Personal durchführbar.
Für die Parametrierung und den Abruf der Diagnosedaten
lässt sich Simatic PDM (Process Device Manager), das universelle, herstellerübergreifende Werkzeug zur Projektierung,
Parame­trierung, Inbetriebnahme, Diagnose und Wartung
von intelligenten Prozessgeräten und Automatisierungskomponenten von Siemens, nutzen. Die Bedienung am Gerät
selbst ist angelehnt an die Menüführung der Baureihe 6 und
wurde nun über sämtliche Module vereinheitlicht. Dadurch
verkürzt sich die Einarbeitungszeit erheblich. Das vollgrafische Display zeigt ausführliche und kontextbezogene Hilfstexte in zehn Sprachen an. Diese Meldungen helfen bei der
Inbetriebnahme und im Arbeitsalltag und werden durch NAMUR-gerechte ­B ediensymbole ergänzt. Siprocess GA700
speichert Wartungsinformationen und sonstige Hinweise in
einem Logbuch über 24 Stunden. Das Gerät gibt auch präventive W
­ artungshinweise aus. Dazu können 16 frei konfigurierbare Wartungsintervalle mit Frühwarnfunktion angelegt
werden. Das Oxymat Modul verfügt darüber hinaus über
eine Messwertdriftüberwachung.
Bewährte Qualität, neue Funktionalität
Die Siemens-Prozessgasanalysatoren der siebten Generation vereinen technische Innovation mit gewohnter Zuverlässigkeit und ­R obustheit ihrer weiterhin erhältlichen
Vorgängerbaureihe. Zusätzlich zur optimalen Anpassbarkeit
an unterschiedliche Messaufgaben lassen sich die Einschubgeräte der beiden Baureihen auch miteinander kombinieren.
siemens.de/cga
Ultramat 7 kann hochselektiv bis zu vier infra­rotaktive
Komponenten messen
Oxymat 7 führt Sauerstoffmessungen zuverlässig durch
Calomat 7 bestimmt quantitativ Wasserstoff und
Edelgase in binären bzw. quasibinären Gas­gemischen
Technische Features
• Hohe Messbereichsdynamik für vielseitige Einsatz­
möglichkeiten bei Calomat 7
• Nutzung molekülspezifischer Absorptionen von
Spektralbanden im Infrarotbereich bei Ultramat 7
• Viele Modulkombinationen möglich
• Schneller Modultausch, automatische Konfigurierung
• Datenzugriff über Ethernet, in einem nächsten Schritt
auch über Profibus DP, Modbus, Profinet und
­Foundation Fieldbus
25
process news ACHEMA Spezial 2015 | Prozessanalytik
Analyzer System Manager
Prozessanalytik zuverlässig überwachen
Der Analyzer System Manager erfasst die Informationen
verteilter Analysengeräte in der Leitwarte
Analysator
Intelligente
Probennahme
Feldbus
z.B. Profibus DP
Festverdrahtete
Anbindung
IO-Modul
Simatic
ET200M
Simatic
S7-410
ASM-Server
Analysenhaus
Ethernet Interface
Y-Link
Für einen effizienten Anlagenbetrieb sind
sichere Angaben zu Gerätezuverlässigkeit und
Messwertqualitäten sehr wichtig. Mit dem
Analyzer System Manager (ASM) steht ein
herstellerunabhängiges Überwachungssystem
für Analysegeräte zur Verfügung, das es
ermöglicht, zuverlässige und belastbare
Aussagen über Messwertqualitäten und
Gerätezustand in Prozessanlagen zu treffen.
A
nalysegeräte stellen hohe Ansprüche an Auswahl,
­Inbetriebnahme und Wartung. Daher werden in verfahrenstechnischen Anlagen die Wartungs-, Kalibrierungs- und Validierungsmaßnahmen an den Analysatoren
von Fachpersonal durchführt. Um diese Experten zu un­
terstützten, hat Siemens in intensiver Zusammenarbeit mit
einem der größten Chemieunternehmen der Welt den
­Analyzer System Manager (ASM) entwickelt, mit dem Anlagenbetreiber von der Leitwarte aus Analysatorenzustände
und Messwertqualitäten beurteilen können. ASM basiert auf
Simatic Standardkomponenten und lässt sich optimal an
sämtliche Anlagengrößen und Anforderungen anpassen.
Maßgeschneiderte Berichte
Über die leittechnische Basis hinaus lassen sich kundenspezifische Reports für die jeweiligen Analysatoren über zuvor
errechnete Key Performance Indicators (KPIs) übersichtlich
in Form von Diagrammen und Tabellen erstellen. ASM kann
Prozessdaten praktisch aller marktüblichen Analysegeräte
­erfassen, die sich auf unterschiedlichste Weise einbinden
­lassen – entweder über ein vorhandenes Prozessleitsystem,
­direkt per Feldbus (Modbus RTU, Profibus DP/PA, HART etc.)
oder über Industrial Ethernet. Bei Produkten wie den Prozess-Gaschromatographen Maxum edition II oder MicroSAM
26
v­ on Siemens erfolgt die Anbindung über den Maxum-OPC
Server. Basierend auf dem weltweit etablierten Industriestandard ASTM D3764 werden aus den gesammelten
Statusinfor­mationen Kenndaten über die Zuverlässigkeit
und Leistungsfähigkeit der Analysegeräte berechnet.
Effiziente Wartungsstrategien
ASM bietet Anlagenbetreibern aber auch eine Grundlage für
planbare, zustandsbasierte Wartungen, denn durch die Online-Überwachung der Geräte lassen sich nicht nur die
turnusmäßigen Kalibrierzyklen, sondern auch die War­
­
tungsintervalle verlängern. Über automatisch generierte
Trends können die Bediener mit hoher Wahrscheinlichkeit
vorhersagen, wann eine Komponente ausfallen wird. Ein weiterer Vorteil: Sämtliche für Wartungsarbeiten notwendige Informationen lassen sich zentral abspeichern. Dadurch ­können
Wartungseinsätze effizienter gestaltet und wartungsbedingte Stillstände minimiert werden.
siemens.de/analyzersystemmanager
Technische Features
• Erfassung von Prozessdaten aller marktüblichen
Analysegeräte
• Anpassung an sämtliche Anlagengrößen und
-anforderungen möglich
• Vielfältige Einbindung der Prozessdaten über Feldbus
(Modbus RTU, Profibus DP/PA, HART), Ethernet oder
Maxum OPC-Server
• Verlängerung von Wartungsintervallen durch
Online-Überwachung
• Verkürzung wartungsbedingter Stillstände durch
zentrale Abspeicherung wartungsrelevanter
Informationen (Reparaturanleitungen, Handbücher
etc.)
Prozessinstrumentierung | process news ACHEMA Spezial 2015
Sitrans Library
Sonderlösung
war gestern
Die Sitrans Library unterstützt eine optimale Nutzung der
Produktfamilien Sipart und Sitrans in Simatic PCS 7 Anwendungen
Die Integration von Feldgeräten in leittechnische Systeme unterstützt den Anwender bei
seinen jeweiligen Aufgaben. Sitrans Library stellt Funktions- und Bedienbausteine zur
Verfügung, mit denen sich die Funktionen von Sitrans und Sipart Feldgeräten sowohl in
der Engineering-Phase als auch bei der Prozessführung optimal nutzen lassen.
M
oderne Feldgeräte verfügen heute über viele Zusatzfeatures zur Unterstützung des Anlagenfahrers. Für eine einfache und sichere Nutzung ihrer
Funktionen über das Leitsystem hat Siemens speziell für die
Prozessinstrumente der Produktfamilien Sipart und Sitrans
eine neue Bibliothek nach Anwenderwünschen entwickelt.
Neue Bibliothek für einfaches Engineering
Die Sitrans Library stellt die Funktions- und Bedienbausteine
für beide Gerätefamilien bereit und erlaubt eine optimale
Nutzung in Simatic PCS 7 Anwendungen. Für einfacheres
und sicheres Engineering wurden die in der Advanced Process Library (APL) gebündelten Standardfunktionalitäten um
gerätespezifische Funktionen der Sitrans und Sipart Feldgeräte erweitert. Mit der neuen Bibliothek als EngineeringKomponente erfolgt deren Projektierung über Simatic PCS 7
Engineering Stations in CFC (Continuous Function Charts).
Im selben “Look and Feel“ wie die APL gewährleistet Sitrans
­L ibrary eine einheitliche Bedienumgebung für den Operator.
Inbetriebnahme, Diagnose und Wartung erfolgen über den
Simatic PDM (Process Device Manager).
Spezielle Funktionen sind über entsprechende Faceplates
ansteuerbar, wobei Standardfunktionen, die bereits über die
APL abgedeckt sind, nicht erneut implementiert wurden, um
Doppelungen in der neuen Bibliothek zu vermeiden.
Sipart PS2 mit umfangreichen Diagnosemöglichkeiten
Der intelligente Stellungsregler Sipart PS2 mit breitem Funktionsspektrum und umfangreichen Diagnosemöglichkeiten lässt
sich über die neuen Bibliothekbausteine einfach in Automati-
sierungslösungen integrieren. Mit einem einzigen projektierten technologischen Baustein kann beispielsweise ein Ventil
von der Leitwarte aus geöffnet oder geschlossen werden.
Ebenso sind die Umschaltung von Automatik- auf Handbetrieb
oder die Änderung des Stellwertes über Sitrans Library möglich. Die Zustände der binären Ein- und Ausgänge im Stellungsregler werden ohne zusätzliche Peripherie-Hardware im selben Bildbaustein visualisiert. Die gemeinsame Darstellung von
Stellwert und Stellungsrückmeldung als Trendkurven in einem
Diagramm sorgt für einen transparenten Überblick. Dies gilt
auch für andere prozessbezogene Diagnosedaten.
Nutzung gerätespezifischer Funktionen über
das Leitsystem
Bausteinsymbole, Bildbausteine und Funktionsbausteine sind
wie die APL-Standardbausteine funktions- und systemgetestet und im Simatic PCS 7 Entwicklungszyklus verankert. Bei
Updates bleiben alle Funktionen ohne manuelle Nachkorrektur erhalten. Gerätespezifische Funktionen lassen sich im Leitsystem nutzen, ohne projektspezifisch projektieren zu müssen – für vereinfachtes Engineering, verkürzte Projektierungszeiten und geringere Fehlerquoten. Die Sitrans Library ist
grundsätzlich für alle Automatisierungsprojekte mit Simatic
PCS 7 ab Version 8 einsetzbar. Für kleinere Versionsnummern
lassen sich projekteigene, upgradefähige Lösungen realisieren. Weitere gewünschte Funktionen können dem Entwickler­
team gemeldet werden. Sie werden nach Evaluation für künftige Versionen der Sitrans Library zur Verfügung gestellt.
siemens.de/sitrans
27
process news ACHEMA Spezial 2015 | Prozessinstrumentierung
Stellungsregler Sipart PS2
Einer, der alles regelt
Der Stellungsregler Sipart PS2 wurde um
viele neue Diagnosefunktionen erweitert. Das
Aluminium­gehäuse für doppelt wirkende
Antriebe ist nach Zündschutzart Ex t zertifiziert.
Technische Features
• E insetzbar in den verschiedensten
Prozessindustrien
• A luminiumgehäuse ist nach
Zündschutzart Ex t zertifiziert
• D iagnose-Cockpit für einen
schnellen und übersicht­l ichen
Einstieg via HART-Kommunikation
M
it zahlreichen neuen Features erweitert Siemens den
seit nunmehr 20 Jahren in der Praxis bewährten
Stellungsregler Sipart PS2. Einsetzbar in den verschiedensten Prozess­industrien, bietet der Stellungsregler ab
sofort den aktuellsten Kommunikationsstandard HART 7.
Die Gehäuseausführungen für einfach und doppelt wirkende
Antriebe wurden jetzt auch um ein robustes Aluminium­
gehäuse mit Sichtfenster für doppelt wirkende Antriebe
­erweitert. Dieses Aluminiumgehäuse ist nach Zündschutzart Ex t (Staubschutz durch Gehäuse) zertifiziert. Diese Zündschutzart besitzt unter anderem den Vorteil, dass sie ausschließlich auf dem Gehäuse basiert und keine aufwendige
Speisung erforderlich ist, was sich direkt in reduzierten Investitionskosten niederschlägt.
Neben dem sicheren Ausfallverhalten bietet der Sipart PS2
nun auch die Funktion „Fail in Place“. Sie garantiert, dass die
Armatur in der letzten bekannten Stellung vor Ausfall der
elektrischen Hilfsenergie verharrt, was insbesondere in
Kraftwerken gefordert wird. Für das schnelle Regeln von
­großen Antrieben sorgt der kompakte Sipart PS2 Booster. Direkt am Stellungsregler montiert, reduziert sich der ma­
nuelle Verrohrungsaufwand auf ein Minimum. Um die Installation zusätzlich zu vereinfachen, kann der Booster bereits
im Werk an den Stellungsregler angebaut werden. Der Booster steigert die Luftleistung des Sipart PS2 auf einen Cv-Wert
von 2,0 (Luftmenge pro Zeit). Dadurch meistert der Sipart PS2 dynamische Regelaufgaben bei Antrieben mit großem Volumen spielend.
Weiterhin bietet der Sipart PS2 mit dem Diagnose-Cockpit
einen schnellen und übersichtlichen Einstieg via HART-Kommunikation. Alle relevanten Informationen der Armatur
(Sollwert, Istwert, Regelabweichung, Status der Performance und Partial-Stroke-Tests, Ventilkennwerte) sind auf
einen Blick erfassbar. Weitere Fakten und Details sind vom
Diagnose-Cockpit nur wenige Mausklicks entfernt.
siemens.de/sipartps2
28
Sipart PS2 überzeugt seit 20 Jahren durch seine
Vielseitigkeit und Zuverlässigkeit
Industrielle Kommunikation | process news ACHEMA Spezial 2015
Industrial Remote Communication
Verteilte Stationen einfach integrieren
Eine umfassende Systemlösungen für Simatic S7-basierte
Fernwirktechnik sorgt dafür, dass sich weit verteilten
Automatisierungsanlagen von einer zentralen Leitstelle
sicher steuern und überwachen lassen.
E
ine der zentralen Herausforderungen für Anlagenbauer von Versorgungssystemen für Wasser/Abwasser,
Gas und Fernwärme ist die weiter wachsende Dezentralisierung der Energieerzeugung. Die entsprechenden Anlagen müssen weiträumiger und flexibler angelegt werden.
Damit gleichzeitig die Qualität der Versorgung hoch bleibt,
müssen Außenstationen (Remote Terminal Units = RTUs)
zuverlässig an die Leitstelle angebunden sein.
Einfach von der SPS zur RTU
Auf Basis der Simatic S7 Steuerungstechnik lassen sich RTUs
einfach und flexibel in die Leitstelle einbinden sowie umfangreiche Fernwirksysteme mit vernetzten Strukturen aufbauen. Eine Kernkomponente ist dabei die Simatic S7-1200.
Dieser Controller nutzt einen modularen Ansatz, sodass er
die speziellen Anforderungen der Fernwirktechnik gut erfüllen kann.
Ein wesentlicher Bestandteil bei der Umsetzung einer
Fernwirklösung ist die Übertragung der Daten von der RTU
zur Zentrale. Eine solche Lösung ist aufgrund der hohen
Anforderungen an Datenkonsistenz, Zwischenspeicherung
im Verbindungsausfall bzw. zeitfolgerichtige Einordnung
der Werte konventionell nur mit großem Aufwand zu programmieren. Das Kommunikationsmodul CP1243-1 für die
S7-1200 muss lediglich an die Steuerung angesteckt werden,
und schon verwandelt sich die SPS in eine RTU: Alle in der
Steuerung relevanten Messwerte oder IOs können direkt an
die Leitstelle übertragen werden. Welche Werte das sind,
wird in der Projektierung über die Funktion „Datenpunkt­
konfiguration“ einmalig festgelegt. Eine zyklische oder ereignisgesteuerte Übertragung von Messwerten, Sollwerten
oder Alarmen ist so mit nur wenigen Handgriffen und ohne
Programmieraufwand umsetzbar. Als Übertragungs­proto­
kolle können Standards wie DNP3, IEC 60870, aber auch bewährte Protokolle wie Sinaut ST7 verwendet werden.
Die Kommunikationsprozessoren
binden Außenstationen über eine
Simatic S7-1200 an die Leitstelle an
Technische Features
• Einheitliche Hardwareplattform für Automatisierung und Fernwirktechnik: Durch
Anstecken des Moduls CP1243-1 an die
S7-1200 verwandelt sich die Steuerung in
eine RTU
• Einfaches Engineering der Datenübertragung
durch die Funktion „Datenpunktkonfiguration“ in Step 7
• Module für Kommunikation über Mobilfunk
• Kommunikation über etablierte Standards
wie DNP3, IEC 60870 oder bewährte
Protokolle wie Sinaut ST7
Fit für Mobilfunk
Das Automatisierungssystem Simatic S7 lässt sich zudem So können ohne weiteren Programmierungsaufwand Fern­
durch spezielle Varianten wie den CP 1243-7 LTE oder über wirkprotokolle, der geeignete Übertragungsweg (DSLextern angeschlossene Industrie-Router wie Scalance M Internet, Mobilfunk etc.) und die Ausfallsicherheit umgeauch für die Kommunikation über Mobilfunk ausrüsten – setzt werden.
eine Option, die an Orten eingesetzt werden muss, wo keine
Möglichkeit der Anbindung der RTU über Kabel besteht. siemens.de/industrial-remote-communication
29
process news ACHEMA Spezial 2015 | Stromversorgung
Sitop für 24 V nonstop
Zuverlässige
Stromversorgung
Produktionsunterbrechungen und
Fertigungsstillstände infolge eines
Stromausfalls führen zu hohen
Folgekosten. Die modularen Sitop
Stromversorgungen speisen auch
kritische Prozessabschnitte zuverlässig
mit 24 Volt und sorgen für einen
kontinuierlichen Betrieb.
Die Sitop-Stromversorgungen erfüllen die hohen Anforderungen der
Prozessindustrie an die Verfügbarkeit von elektrischen Komponenten
A
ls weltweit meistverkaufte Stromversorgungslösung
in der Industrie bieten die effizienten Sitop Netz­
geräte mit hohen MTBF-Zeiten von bis zu 1.000.000
Stunden bei 40 °C Umgebungstemperatur rund um die Uhr
die vor allem in der Prozessautomatisierung geforderte hohe
Produktqualität.
Redundanz und selektiver Schutz für
zusätzliche Sicherheit
Mit 1-, 2- oder 3-Phasenanschluss, für Lastströme bis 40 A
und mit verschiedenen Zusatzmodulen eignen sich Sitop
Stromversorgungen für nahezu jede Anlagenkonfiguration.
Der große Temperaturbereich von -25 bis +70 °C und umfangreiche Zertifizierungen ermöglichen einen nahezu universellen Einsatz. Für kritische Prozesse mit hochverfüg­
barer 24-V-Versorgung gewährleisten Zusatzmodule die gewünschte Sicherheit. So entkoppelt ein Redundanzmodul
zwei Netzgeräte gleichen Typs und schließt aus, dass ein
Kurzschluss in einem defekten Gerät auf die intakte Stromversorgung rückwirkt.
Gegen Kurzschluss oder bei Überlast in einem 24-V-Kreis
schützt das Selektivitätsmodul Sitop PSE200U. Es teilt die
24 V jeweils auf vier Abzweige und schaltet selektiv einen
fehlerhaften Verbraucherzweig zuverlässig ab.
Unterbrechungsfreie Stromversorgung in Simatic PCS 7
Für die Realisierung unterbrechungsfreier Stromversor­
gungen bietet Sitop DC-USV-Module mit verschiedenen
Energiespeichern als kostengünstige und effiziente Lösung.
Wartungsfreie Doppelschicht-Kondensatoren wie im Sitop
UPS500 ermöglichen die 24-V-Pufferung im Minutenbereich,
beispielsweise zur Datenspeicherung und zum sicheren
30
Technische Features
• 1-, 2- oder 3-Phasenanschluss in extrem
schmalen Bauformen
• Großer Temperaturbereich von –25 bis +70 °C
• MTBF-Zeiten von bis zu 1.000.000 Stunden
• Umfangreiche Zertifizierungen wie ATEX, IECEx
und für den Schiffbau
• Skalierbarer Ausbau bis zum Rundumschutz für
höchste Anforderungen
• Sitop Bibliothek für die Integration der DC-USV
in Simatic PCS 7
­Herunterfahren PC-basierter Systeme. Batterielösungen wie
Sitop UPS1600 ermöglichen eine Netzüberbrückung bis in
den Stundenbereich für kontinuierlichen Weiterbetrieb des
Automatisierungssystems oder der Sensorik. Das DC-USVModul kann über Ethernet und Profinet kommunizieren und
über die kostenfreie Sitop Bibliothek direkt in das Prozessleitsystem Simatic PCS 7 eingebunden werden. Ein Faceplate in
der Bedienoberfläche wird mit Betriebs- und Diagnose­daten
versorgt. Es werden Meldungen generiert und die ­Anbindung
an das Maintenance-System von PCS 7 gewährleistet. Pufferbetrieb bei Netzausfall, erforderlicher Batterie­tausch oder
andere kritische Anlagenzustände werden schnell erkannt
und erhöhen die Anlagenverfügbarkeit.
Mit seinem modularen Aufbau ermöglicht Sitop die zuverlässige 24-V-Versorgung von Prozessanwendungen mit höchsten Anforderungen.
siemens.de/sitop
Industrielle Identifikation | process news ACHEMA Spezial 2015
Simatic RFID
Identifizieren hilft optimieren
Für die Prozessindustrien bietet Radio Frequency Identification (RFID) interessante Möglichkeiten
zur Prozessoptimierung, zum Beispiel beim Management von Flüssigkeitstransportbehältern.
Effizienteres Containermanagement mit RFID: Aleris spart durch
eine bedarfsgerechte Behälterreinigung Energie und Kosten
Die Gerätefamilie des UHF-Systems Simatic RF600 ermöglicht
Reichweiten von über 3 Metern und beinhaltet auch Transponder
für besondere Applikationen in rauen Umgebungen
V
om kleinen 20-Liter-Bierfass bis hin zum mehrere bestandsführenden Systeme übertragen. Transponder wieTonnen schweren Aluminiumtiegel werden Container zum Beispiel der neue Container-Tag Simatic RF622T mit vier
in der Nahrungsmittel-, Pharma- und Chemieindust- KByte Speicher können zahlreiche Daten dezentral aufzeichrie genutzt, um Flüssigkeiten bzw. geschmolzenes Material nen. Für spezielle Applikationen sind hitzefeste Transponder
zu transportieren. Die Transporte finden zwischen einzelnen wie der Simatic RF680T verfügbar, der auch in rauen
Prozessschritten, zwischen Werksstandorten oder zum End- Umgebungen zuverlässig eingesetzt werden kann. Die
kunden statt und verursachen teilweise hohe Kosten. Zu den Transponder verbleiben dauerhaft an den Containern und
hohen Anschaffungskosten (mit entsprechender Kapitalbin- weisen eine entsprechende Robustheit auch für die
dung) kommen Kosten für Reinigung, Wartung und Instand- Reinigung auf.
In der Praxis nutzt beispielsweise der Aluminium-Recycler
haltung hinzu.
Eine automatische Behälterhistorie inklusive aktueller Aleris ein derartiges System für seine Flüssigmetalltiegel.
Standort- und Verwendungsinformationen kann Abhilfe Um Energiekosten zu sparen, wird die kundenspezifisch erschaffen. Dabei werden alle Bewegungsdaten des Behälters zeugte Aluminiumlegierung im flüssigen Zustand zum
und alle Zustandsinformationen (zum Beispiel Befüllung mit Kunden transportiert. Da dabei das Metall nach und nach
genauer Stoffangabe) lückenlos und automatisch aufge- ­
e rkaltet, ist ein automatischer Nachweis der genauen
zeichnet. Anhand der gewonnenen Daten können Bestände Auslieferungszeit wichtig. Die transportierten Legierungen
besser geplant, die Umschlagquote erhöht oder die Service- haben unterschiedliche Schmelzpunkte. Aufgrund des
„Wissens“ über die bisherige Verwendung der Transporttiegel
und Reinigungsintervalle optimiert werden.
Realisieren lässt sich dies mit RFID-Systemen wie Simatic müssen diese zur Reinigung nicht bis zur höchsten
RF600. Durch Reichweiten von über drei Metern können ge- Temperatur erhitzt werden. Aleris spart dadurch Kosten und
kennzeichnete Behälter während des Transports beispiels- kann aus den genauen Bestands- und Umlaufdaten den opweise mit einem Gabelstapler erfasst werden. Die Anbindung timalen Bestand an Tiegeln bestimmen.
an die Simatic S7 erfolgt über Profinet. Über ein klar strukturiertes XML-Protokoll lassen sich Daten auch direkt an die siemens.de/rfid
31
process news ACHEMA Spezial 2015 | Energieeffizienz
Silyzer Elektrolysesystem
Reiner „grüner“ Wasserstoff
Wasserstoff wird von der chemischen und pharmazeutischen Industrie als Synthesegas
genutzt, hat heute aber auch eine große Bedeutung als „grüner“ Energieträger. Denn für
die Gewinnung von Wasserstoff per Elektrolyse wird zunehmend überschüssiger Strom
aus Photovoltaik- und Windkraftanlagen verwendet.
M
it dem Silyzer Elektrolysesystem bietet Siemens Wasserstoff viel zu bieten. Wasserstoff dient unter anderem
eine Technologie auf Basis der Proton Exchange in der Flachglasherstellung als Schutzgas und in der chemiMembrane (PEM) mit wesentlichen Vorteilen ge- schen Industrie als Synthesegas. Er wird in metallverarbeigenüber dem konventionellen alkalischen Verfahren. Wann tenden Betrieben als Reduktionsmittel und in der Nahrungs­
immer Strom, zum Beispiel aus erneuerbaren Energien, ver- mittelindustrie beispielsweise zum Aushärten von Fetten
fügbar ist, kann der Silyzer destilliertes Wasser durch elek­ verwendet. Die On-Site-Produktion spart dabei nicht nur
trischen Strom in Sauerstoff und Wasserstoff spalten. Er Transport- und Logistikkosten, sie steht auch für maximale
kann innerhalb von Millisekunden auch auf große Sprünge Betriebssicherheit bei hoher Verfügbarkeit.
bei der Stromproduktion von Wind- und Solaranlagen reagieren. Selbst für diese hohe Dynamik müssen die Elektroly- Effizient produzieren mit PEM
seure nicht auf einer bestimmten Betriebstemperatur gehal- Bei der PEM-Hochdruck-Elektrolyse wird im Silyzer 200 eine
ten werden. Zudem sind sie vollständig abschaltbar und Protonenaustausch-Membran verwendet. Dies ist eine relabrauchen keine Vorwärmphase vor dem Einschalten.
tiv junge Technologie zur Wasserstofferzeugung – und eine
klare Verbesserung der klassischen Elektrolyse, sowohl hinErzeugen und verbrauchen für die Industrie
sichtlich Effizienz als auch in puncto Umweltverträglichkeit.
Von der Optimierung des Strombedarfprofils bis zur dynami- Profitieren Außerdem punktet die PEM-Technologie durch
schen Produktion von Wasserstoff: Silyzer ist eine saubere folgende Vorteile: Sie ist wartungsarm, funktioniert ohne
und effiziente Lösung für moderne Industriebetriebe. So Gefahrenstoffe und der gewonnene Wasserstoff ist sehr rein,
müssen selbst erzeugte Überschüsse aus eigener Energie­ ohne Schwefel-, Stickstoff- oder Kohlenstoffrückstände.
produktion nicht vergeudet, sondern können sinnvoll genutzt werden. Silyzer hat auch für reine Verbraucher von siemens.de/hydrogen-electrolyzer
Technische Features
Das Silyzer
Elektrolysesystem
wandelt elektrischen
Strom auf Basis der
PEM-Technologie in
Wasserstoff um
32
• CO2-freie On-Site-Produktion,
keine Transport- und
Logistikkosten
• Schneller On/Off-Betrieb ohne
Vorwärmen, hohe
Verfügbarkeit
• Maximale Betriebssicherheit –
Verzicht auf ätzende Laugen
• Nahezu wartungsfreier Betrieb
mit bewährten Komponenten
• Stromsparend im Stand-byModus
• Einfache Integration in
vorhandene Leitsysteme
Integrated Drive Systems | process news ACHEMA Spezial 2015
Elastische N-Bipex-Kupplungen
Erhöhte Lebensdauer
des Antriebssystems
Die Elastomere für die N-Bipex-Kupplungen sind in drei
Shore-Härten verfügbar
Als zuverlässige Verbindungselemente bei­
spielsweise zwischen Motoren und Getrieben
tragen Kupplungen wesentlich dazu bei, den
Antriebsstrang zu schonen. Neben dem
Versatzausgleich nehmen sie Stöße auf und
sorgen für die drehschwingungsdämpfende
Kraftübertragung.
M
it der Flender N-Bipex-Kupplung erweitert Siemens
sein Produktportfolio um eine neue elastische
Klauenkupplung. Die Kupplung aus hochwertigem
Sphäroguss wird in zehn Baugrößen von Gr. 19 bis 90 hergestellt. Durch das Gießverfahren können im Vergleich zur
Fräsung die Nocken optimal geformt werden. SphärogussKupplungen erlauben deutlich höhere Drehzahlen als Grauguss-Produkte und bieten eine mit Stahl vergleichbare
Sicherheit gegenüber Gewaltbruch.
Der neu entwickelte Elastomerwerkstoff für die N-BipexKupplung ist auf Spitzenleistung getrimmt und in drei
Shore-Härten verfügbar. Bei den für die Kupplungsfunktion
wichtigen Kriterien Druck-Belastbarkeit, Abriebresistenz,
­
Formstabilität und Verformungswilligkeit werden Bestwerte
erzielt. Zusammen mit dem optimierten Curved Design wird
je nach Baugröße ein um 10 bis 20 % höheres Drehmoment
mit geringeren Rückstellkräften als bei bisherigen Lösungen
ermöglicht. Dies erlaubt den Einsatz für dynamische
Beanspruchungen bei hoher Betriebssicherheit. Die Elasto­
mere sind ohne temperaturbedingte Einschränkungen für
das Nenndrehmoment im Bereich von -50 °C bis +100 °C einsetzbar. In Summe bietet das Gesamtpaket der N-BipexKupplungen mit modifizierter Normgeometrie und hochwertigen Materialeigenschaften der Elastomere eine längere
Standzeit als marktübliche Lösungen.
Im Vergleich zu gefrästen Nocken bietet das Gießverfahren
höhere Freiheitsgrade für die optimale Form der Nocken
siemens.de/kupplungen
33
process news ACHEMA Spezial 2015 | Integrated Drive Systems
IDS für Ex-Anwendungen
Effizienz und Sicherheit in
gefährlicher Umgebung
Integrated Drives System (IDS) für den Ex-Bereich ermöglicht mit minimalem
Engineering-Aufwand maximale Sicherheit bei höchster Effizienz.
A
uf Basis von effizienten und ­zuverlässigen Antriebskomponenten vereint IDS bewährte und standardisierte Produkte mit branchenspezifischen Lösungen.
Das An­gebot wurde nun auch für Applikationen im explo­
sionsgeschützten Bereich erweitert. IDS für den Ex-­B ereich
besteht aus einem Frequenzumrichter Sinamics G180 und
einem Ex-Motor Simotics XP. Perfekt abgestimmt ist der Engineering-Aufwand minimal und macht die sonst übliche
Zertifizierung überflüssig. Die hohe Energieeffizienzklasse
IE2 und der Umrichterbetrieb halten zudem die ­Betriebskosten
niedrig.
Produktfeatures
• Frequenzumrichter Sinamics G180 und
Ex‑Motor Simotics XP sind perfekt aufeinander
abgestimmt
• Minimaler Installations- und
Zertifizierungsaufwand
• Integrierte Systemmechanismen unterstützen
das Zusammenspiel mit Steuerung,
­H MI ­u nd Simatic PCS 7
• Komfortables Engineering über Sizer for
Siemens Drives bzw. den DT‑Konfigurator
• Energieeffizienzanforderungen nach IES‑Norm
EN 50598 werden erfüllt
Anforderungen nach EN 50598 erfüllt
Entsprechend der horizontalen, vertikalen und der kompletten Lifecycle-Integration sind auch die Ex-Schutz-Antriebe des
IDS in allen drei Dimensionen optimiert. Für die horizontale
Integration im Antriebsstrang erfüllen die Komponenten die
Energieeffizienzanforderungen nach der neuen IES-Norm quenzen zur effektiven Motorausnutzung und die Umrich­ter-­
­EN 50598 und schöpfen durch ihre hohe Systemeffizienz Ausgangsströme sind an die Motor-Bemessungsströme (ab
sämtliche Energiesparpotenziale vollständig aus. Die Verlust- 2,2 kW) angepasst.
leistungen des gesamten Antriebssystems werden reduziert. Bei der vertikalen Integration in die Automatisierungsum­
Dazu verfügt der Sinamics G180 über optimierte Pulsfre­ gebung überzeugt das Antriebssystem durch integrierte
­Systemmechanismen, die das Zusammenspiel mit der Steuerung, dem HMI und auch mit dem Prozessleitsystem Simatic
PCS 7 perfekt unterstützen. Die durchgängige Systemkon­
figuration von Motor und Umrichter ermöglicht ein einfaches
und komfortables Engineering über Sizer for Siemens Drives
bzw. den DT-Konfigurator.
Bei den Serviceleistungen während des gesamten Lebenszyklus der Anlage, der sogenannten Lifecycle-Integration, punktet IDS auch für den Ex-Bereich. Für eine hohe Effizienz bei der
Anlagenplanung sorgt die Möglichkeit, garantierte Performancewerte abzurufen und eine kundenspezifische Dokumentation erstellen zu lassen. Integrierte Diagnose und Fernwartung sowie ein weltweiter After-Sales-Support sichern
eine hohe Verfügbarkeit während des Betriebs der Anlage.
Nicht zuletzt profitieren die Anlagenbetreiber bei der Modernisierung durch Retrofit-Lösungen, inklusive spezifischer Anpassungen wie Plug-and-play, und Energieeffizienz-Services.
Optimierte Komponenten und abgestimmte Antriebsstränge
aus einer Hand erhöhen die Produktivität, die Zuverlässigkeit
und Energieeffizienz der Gesamtanlagen. siemens.de/ids
34
Integrated Drive Systems | process news ACHEMA Spezial 2015
Energieeffizienznorm EN 50598
Energieeffiziente Antriebssysteme
In diesem Jahr tritt die neue Norm EN 50598 in Kraft. Damit soll es Anwendern
von Antriebssystemen möglich sein, auf Basis der applikationsspezifischen
Belastungsprofile den Energiebedarf zu bestimmen.
D
ie neue europäische Norm EN 50598, „Ökodesign für Energieeffizienz-Anforderungen an das Motorsystem
Antriebssysteme, Motorstarter, Leistungselektronik Zur Verlustbestimmung sind insgesamt acht Arbeitspunkte
und deren angetriebene Einrichtungen“, wurde im De- festgelegt, die von den Herstellern für Motorsysteme und
zember 2014 veröffentlicht und setzt den Fokus von der ein- CDM zu dokumentieren sind. Der Anwender kann so künfzelnen Komponente hin zum System unter Berücksichtigung tig den Energiebedarf seiner Arbeitsmaschine mit dem jeder Anwendung. Sie ist anzuwenden für Antriebskomponen- weiligen Antrieb ermitteln. Für die CDM werden die Effiziten und Motorsysteme im Niederspannungsbereich von 100 V enz-klassen IE0, IE1 und IE2 festgelegt. In der Norm sind
bis 1000 V und im Leistungsbereich von 0,12 kW bis 1000 kW. die Werte für die Klasse IE1 als Referenz-CDM zu finden. Ein
CDM mit 25 % weniger Verlusten erreicht die Effizienzklasse
Die drei Teile der Norm
IE2, ein CDM mit 25 % höheren Verlusten die Effizienzklasse
Die ersten beiden Teile der Norm befassen sich mit dem IE0. Analog zu den bereits vor­handenen Motorklassen steThema Energieeffizienz und ermöglichen es dem Anwender, hen höhere Ziffern für geringere Verluste und damit für
den Energiebedarf seiner Arbeitsmaschine mit dem jeweili- höhere Energieeffizienz. Die Motorsysteme werden zukünfgen Antrieb auf Basis applikationsspezifischer Belastungspro- tig mit den Effizienzklassen IES0, IES1 und IES2 gekennfile zu bestimmen. ­Der erste Teil beinhaltet den allgemeinen zeichnet (siehe Abbildung).
Ansatz zur Ermittlung der Verluste von elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschinen und beschreibt die Verantwortlichkei- Profitabel für Hersteller und Anwender
ten und Anforderungen sowie den dazu notwendigen Daten- Durch Anwendung der EN 50598 wird es möglich, die Verfluss für die Komponentenhersteller, Maschinenbauer und lustleistung der Einzelkomponenten und deren ZusammenSystemintegratoren. Der zweite Teil beschreibt die Methoden wirken im Motorsystem mit vertretbarem Aufwand zu bezur Ermittlung der Verluste im Teillastbetrieb für das Motor- stimmen bzw. deren Energieeffizienz zu vergleichen. Damit
system (Motor mit Umrichter oder Motorstarter) und dessen ist die Voraussetzung zur Bestimmung des Energiebedarfs im
Komponenten und legt die Effizienzklassen für Motorsystem tatsächlichen Betrieb der Anwendung gegeben. Siemens bieund Umrichter (in der Norm als Complete Drive Module tet seinen Kunden optimal aufeinander abgestimmte An[CDM] definiert) fest. Auch die Mess- und Kalkulationsmetho- triebskomponenten für die Effizienzoptimierung ihrer elekden für die Complete Drive Module werden beschrieben und trisch angetriebenen Arbeitsmaschinen in allen r­elevanten
festgelegt. Der dritte Teil befasst sich mit den Themen Öko- Betriebspunkten. Energieeffizienz ist einer der vielen Vorteile,
design und Umweltdeklaration. Dies ermöglicht die einheit- die ein Integrated Drive System (IDS) bietet.
liche Erstellung von produktspezifischen Ökobilanzen unter
Berücksichtigung der wesentlichen Umweltaspekte durch
Festlegung von Produktkategorieregeln.
siemens.de/gesetze-und-normen
Effizienzklassen für Power Drive System (PDS*) – Motorsystem
Bestimmung der
Effizienzklassen IES 0 – IES 2
PDS relatives
Drehmoment / %
100
50
25
P L, PDS
(0; 100)
P L, PDS
(50; 100)
P L, PDSM
(0; 50)
P L, PDS
(50; 50)
P L, PDS
(0; 25)
P L, PDS
(50; 25)
50
P L, PDS
(100; 100)
P L, PDSM
(100; 50)
P L, PDS (100; 100)
P L, RPDS (100; 100)
Referenzwert
(Referenzsystem =
Referenzumrichter +
Referenzmotor)
IES 0
20 % höhere Verluste
als Referenzwert
IES 1
Referenzwert
± 20 %
IES 2
20 % niedrigere Verluste
als Referenzwert
120 %
100 %
80 %
50 %
0%
100
PDS relative
Drehzahl / %
PDS = Motor mit Umrichter
* Motorsystem = Motor mit Umrichter oder Motorstarter
35
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