Rockwell PlantPAx: Schlüsselfertige Lösung für sichere Produktion

Die von Rockwell Automation vorgeschlagene Lösung PlantPAx ist ausgestattet mit einer programmierbaren Automatisierungssteuerung des Typs Allen-Bradley ControlLogix sowie einer Sicherheits-Automatisierungssteuerung Allen-Bradley GuardPLC, mit der Temperaturen, Druck, Ventilstellungen usw. überwacht werden.

Arkema, ein namhaftes Unternehmen der weltweiten chemischen Industrie und führender Chemikalienhersteller Frankreichs, hat in seinem Werk im französischen Mont die Produktion von Kohlenstoff-Nanoröhren begonnen. Diese neue Technologie findet in verschiedenen Bereichen Einsatz. Durch ihre extreme Festigkeit eignet sie sich dafür, Strukturen (z. B. für die Luftfahrt) stabiler zu machen oder schusssichere Westen herzustellen. Farben oder Kunststoffe lassen sich außerdem durch Anreicherung mit Kohlenstoff-Nanoröhren leitfähig machen.

Die Herstellung der Nanoröhren erfolgt bei sehr hohen Temperaturen und unter Verwendung potenziell gefährlicher Stoffe, darunter das explosive Gas Ethylen. Weitere Hemmnisse gibt es durch die einzuhaltenden Vorsichtsmaßnahmen – Absperren der Produktionszonen und der Produktverpackungsbereiche sowie Installation von Partikeldetektoren und Abzugshauben – denn bislang sind nicht alle Studien bezüglich der Toxizität der Produkte abgeschlossen.

Vor dem Einstieg in die industrielle Produktion synthetisierte Arkema das Produkt zunächst in seinem Forschungs- und Entwicklungslabor in Lacq, um anschließend eine Pilotfertigung zu starten, die für einen Ausstoß von 20 t/Jahr dimensioniert war. Erst Anfang 2011 wurde am Standort Mont eine komplett neue Fertigungsstätte für Nanoröhren mit einer Jahreskapazität von 400 Tonnen errichtet.

Der technisch komplexe Prozess der Nanoröhren-Produktion verbindet Ablaufsteuerung mit einer ausgefeilten Regelung und setzt zudem eine sehr genaue Überwachung voraus.

Arkema, ein namhaftes Unternehmen der weltweiten chemischen Industrie und führender Chemikalienhersteller Frankreichs, hat unlängst in seinem Werk Mont, in der französischen Region Pyrénées-Atlantiques, die Produktion von Kohlenstoff-Nanoröhren begonnen.

Das Auswahlverfahren

Um den Prozess präzise und sicher ablaufen zu lassen, überprüfte Arkema die Pilotanlage und entschied sich gegen das ursprünglich gewählte Steuerungssystem (hier kam eine traditionelle dezentrale Steuerung zum Einsatz). Stattdessen wählte das Unternehmen eine schlüsselfertige Lösung von Rockwell Automation, die auf dem erfolgreichen Prozesssteuerungssystem PlantPAx beruht.

„Ursprünglich wollten wir das vorhandene, dezentrale Steuerungssystem erweitern, doch Rockwell Automation hat uns die Wettbewerbsfähigkeit seiner PlantPAx-Lösung demonstriert und uns gezeigt, dass sich diese bei Bedarf aufrüsten lässt“, erklärt Philippe Begards, Leiter des Bereichs Automation und elektrische Installationen bei Arkema. „Dies gab schließlich den Ausschlag. Uns liegt daran, das Steuerungssystem bei einem Produktionsanstieg jederzeit aufrüsten zu können, ohne die bestehende aufzugeben.“

Die von Rockwell Automation vorgeschlagene Lösung kombiniert die erweiterten Prozesssteuerungs-Funktionen, die zur Optimierung eines kritischen Prozesses benötigt werden, mit einer Sicherheitsarchitektur, die bei einem Störfall sowohl das Personal als auch die Umwelt schützt. Die Basis bildet das Prozesssteuerungssystem PlantPAx – ausgestattet mit einer programmierbaren Automatisierungssteuerung des Typs Allen-Bradley ControlLogix zur Steuerung und Regelung des Produktionsprozesses sowie einer Sicherheits-Automatisierungssteuerung Allen-Bradley GuardPLC, mit der sämtliche Produktionsparameter (Temperaturen, Druck, Ventilstellungen usw.) überwacht werden. Ausschlaggebender Faktor war für Arkema neben der Upgradefähigkeit die Flexibilität dieser Lösung.

Erwartete Produktionsrate wurde übertroffen

Das Design und die Implementierung der Lösung verlangten nach einer sehr genauen Funktionsanalyse, nach kompletter Integration und nach einer Akzeptanzplattform, auf der sich der gesamte Prozess simulieren ließ, um die Implementierungsphase zu optimieren. Das gesamte Management des Projekts übernahm dabei das Global Solutions Team von Rockwell Automation.

„Rockwell Automation zeichnete für die Entwicklung und Abstimmung des gesamten Prozessautomatisierungssystems für unsere Nanoröhren-Produktion verantwortlich, wozu auch eine besonders komplexe Regelung gehört”, berichtet Begards. Schon der erste Produktionslauf, der im Januar 2011 genau nach Zeitplan gestartet wurde, war erfolgreich. „Die Global Solutions Ingenieure haben hervorragende Arbeit geleistet“, lobt Begards. „Die PlantPAx-Lösung war auf Anhieb betriebsbereit und erforderte keinerlei Reparaturen oder Modifikationen. Auch was die Regelung der Temperaturverläufe oder Gasdurchflussraten betrifft, funktionierte alles von Anfang an perfekt.“

Nach Abschluss der darauffolgenden Fertigungsläufe konnte der erwartete Produktionsdurchsatz für die Nanoröhren sogar noch übertroffen werden. Damit war bewiesen, dass die PlantPAx-Lösung ab Eintreffen der ersten Kundenaufträge für eine kontinuierliche Produktion sorgen konnte.

Arkema ist mit den erzielten Ergebnissen rundum zufrieden und hat solches Vertrauen in die Fähigkeiten des Global Solutions Teams von Rockwell Automation, Projekte dieser Art abzuwickeln, dass das Unternehmen plant, das PlantPAx-System auf weitere Produktionslinien zu erweitern.