Pilz PSS 4000: Pipeline-Überwachung - Sicher durch die Leitung

Mit den automatisierten Prozessen der Stationen sind definierte Sicherheitslevel verknüpft: Das Automatisierungssystem PSS 4000 von Pilz sorgt dafür, dass die Gefährdungsrisiken für Mensch und Umwelt sowie Beschädigungen der Anlage so gering und unwahrscheinlich wie möglich sind.

Neu: Sichere SPS-Steuerung mit Schutzart IP67

Für ausgedehnte, verteilte Anlagen und Maschinenlinien sind zunehmend flexible, dezentral arbeitende Automatisierungslösungen gefragt. Pilz erweiterte hierfür sein Angebot um eine SPS-Steuerung mit Schutzart IP67 für eine sichere Industrieautomation außerhalb des Schaltschranks. Diese lässt sich dort einbauen, wo sie benötigt wird.

PSS67 PLC ist Teil des Automatisierungssystems PSS 4000. Durch eine vollvergossene Modulelektronik ist diese Steuerung mechanisch besonders robust: Sie ist geschützt gegen Staub und zeitweiliges Untertauchen, sowie einsetzbar für Temperaturen von -30°C bis +60°C. Als sichere SPS-Steuerung eignet sich PSS67 PLC für Anwendungen bis zur höchsten Sicherheitskategorie PL e.

Von der Westküste Myanmars, dem früheren Burma, bis nach Kunming in der Provinz Yunnan erstreckt sich die Gaspipeline, die einen Teil des enormen Energiebedarfs Chinas decken und das Land ein Stück weit unabhängiger von Transporten auf dem Seeweg machen soll. Die Pipeline ist ein Gemeinschaftsprojekt der staatseigenen China National Petroleum und Myanmar Oil & Gas Enterprise. Im Jahr 2009 wurde mit dem ehrgeizigen Projekt begonnen, seit Juli 2013 ist die Gasleitung in Betrieb. Rund 30 Milliarden Kubikmeter Gas strömen nun pro Jahr von West nach Ost.

Das Automatisierungssystem PSS 4000 von Pilz besteht aus verschiedenen Hardware- und Softwarekomponenten sowie dem Echtzeit-Ethernet SafetyNET p.

Zuverlässiger und sicherer Betrieb über 2.500 Kilometer

14 Verdichter- und Kontrollstationen sind entlang der Pipeline für den reibungslosen und ausfallsfreien Ablauf des Gastransfers verantwortlich. Mit den automatisierten Prozessen sind definierte Sicherheitslevel verknüpft, die Gefährdungsrisiken für Mensch und Umwelt sowie Beschädigungen der Anlage so gering und unwahrscheinlich wie möglich halten sollen.

Um das Gas über die lange Strecke zuverlässig und gefahrlos transportieren zu können, muss neben einem bestimmten Leitungsdruck auch eine damit in Verbindung stehende Mindesttemperatur aufrecht erhalten werden. Fällt der Druck, sinkt die Temperatur und aufgrund der spezifischen Eigenschaften des Gases wächst dann die Vereisungsgefahr – mit entsprechend negativen Auswirkungen auf den Gasfluss und das Leitungssystem. Die Guo Peng Technical Co., Ltd. mit Sitz in Beijing, China, zeichnete im Konsortium der Projektpartner dafür verantwortlich, mit Hilfe eines elektrisch beheizbaren Systems eine Vereisung zu verhindern und für einen kontinuierlichen Gasfluss zu sorgen. Mehrere Sensoren überwachen die Temperatur und den Durchfluss im Pipelinenetz: Wird ein definierter Mindestwert unterschritten, springt die Heizanlage an. Und auf der anderen Seite stellt ein definierter Maximalwert sicher, dass die Wärmezufuhr wieder rechtzeitig abschaltet. Da ein nicht erkanntes Unter- oder Überschreiten der definierten Temperatur- und Gasflusswerte im Extremfall sogar zu einer Explosion mit Schäden für Mensch und Umwelt sowie zu einem längeren Ausfall der Gasversorgung führen könnte, war dem Pipelinebetreiber eine zuverlässig arbeitende Schutzeinrichtung enorm wichtig. Außerdem sollte diese automatisiert funktionieren. Gefordert war ein Safety Integrity Level (SIL) Stufe 3.

Gaspipeline mit Anforderungen einer Produktionsanlage

Zhu Yi Ming, Ingenieur und bei Guo Peng Technical Co. verantwortlich für die Entwicklung und zuverlässige Funktion des Heizsystems, erinnerte sich bei der Systemauswahl an einen seiner früheren Aufenthalte in Deutschland: „Mir ist an einer großen Hydraulikpresse eine für damalige Verhältnisse herausragende Sicherheitslösung aufgefallen, die von Pilz stammte“, verrät er, was ihn auf die Idee brachte, mit der Pekinger Tochtergesellschaft von Pilz Kontakt aufzunehmen. Da eine Gaspipeline im Kern nichts anderes ist als eine komplexe Produktionsanlage mit einer Vielzahl unterschiedlichster Steuerungs- und Sicherheitsanforderungen, kam für dieses Projekt das Automatisierungssystem PSS 4000 in Frage, das sich bereits in zahlreichen Applikationen im Maschinen- und Anlagenbau erfolgreich im Einsatz befindet.

Das Automatisierungssystem des Komplettanbieters für die sichere Automation steht für ein optimales Zusammenspiel von Hardware- und Software-Komponenten, Netzwerkgeräten und dem Echtzeit-Ethernet SafetyNET p. Verschiedenste Funktionen und Kombinationsmöglichkeiten zeichnen das System aus und unterscheiden es von klassischen Automatisierungslösungen. Dies gilt für Einzelmaschinen ebenso wie für verkettete Anlagen: Durch die konsequente Verteilung der Steuerungsfunktionen lassen sich mit dem Automatisierungssystem PSS 4000 Projekte flexibel und dadurch einfach realisieren. Zudem können „klassische“ Automatisierungsstrukturen mit einer zentralen SPS-Steuerung aufgebaut werden.

Sichere Überwachung von PID-Reglern

Eine zwingende Forderung bei der Überwachung der Gastemperatur und des Gasflusses war, sichere PID-Regler realisieren zu können. Eine sichere Prozessregelung lässt sich derzeit aber mit den wenigsten SPS-Steuerungen umsetzen. Das Automatisierungssystem PSS 4000 bietet zuverlässig Sicherheit und Automation in einem System: Die PID-Regelung wird dabei über einen speziellen Software-Baustein in der Software-Plattform PAS4000 umgesetzt.

Die zur Familie des Automatisierungssystems PSS 4000 zählende Steuerung PSSuniversal PLC, die mit der übergeordneten Anlagensteuerung via Modbus/TCP kommuniziert und in jeder der 14 Verdichterstationen im Einsatz ist, kann neben der sicheren Überwachung des Gasflusses, der Temperatur, des Drucks und der Not-Halt-Taster auch Automatisierungsfunktionen wie etwa Sirenen oder Signallampen überwachen und auch steuern. „Entscheidend für uns war, dass PSS 4000 Sicherheit und Automation in einem System bietet, das Ganze mit einer intuitiv bedienbaren Software einfach implementierbar und das Preis-Leistungsverhältnis unschlagbar ist“, betont Zhu Yi Ming. Und mit verschiedenen Editoren zur Programmierung nach EN/IEC 61131-3 oder zur Konfiguration sind Anpassungen und Änderungen per Software auch in Zukunft leicht umsetzbar. „Pilz lieferte bei diesem Projekt nicht nur die Technik, sondern war zudem Partner auf Augenhöhe bei der Entwicklung einer optimalen Projektlösung, Experte und Berater für Sicherheit sowie Unterstützer bei der Programmierung und bei der Umsetzung des Projekts“, fasst Zhu Yi Ming abschließend zusammen.

Gemessen am Einsatz in der klassischen Maschinenbaubranche ist die Verwendung des modularen Automatisierungssystems PSS 4000 bei Pipelineprojekten wie jenem in Myanmar und China eher noch exotisch. Die Vielfalt der mit diesem System realisierbaren Lösungen, der logische Aufbau, die einfache Implementierbarkeit und nicht zuletzt die positiven Erfahrungen im täglichen Einsatz überzeugten jedoch.