Flexibilisierung am Hafen durch kreative Konstruktion

Im vergangenen Frühjahr erhielt der Hafen von Rotterdam einen intelligenten automatisierten Ölterminal. Bei der Konzeption und Entwicklung der Automatisierung war vieles möglich, indem wir verschiedene Systeme sowie Produkte intelligent kombinierten und zusammenführten.

Wie schnell wird Öl gehandelt?

Seit Jahren ist Rotterdam der führende Ölhafen in Europa. Das Rohöl wird in riesigen Mengen überführt oder vor Ort in Raffinerien verarbeitet. Jetzt, wo die Ölpreise sich auf einem historisch niedrigem Niveau befinden, ernten Tanklager-Unternehmen die Vorteile. Die 
Handelsunternehmen sind daran interessiert eine große Menge an Öl zu lagern, in der Hoffnung, dass die Preise steigen. Durch den schwankenden Markt ist die Frage, wann und wie viel Öl gehandelt und daher überführt wird, immer spannend. Zusätzlich ist ein zuverlässiges und schnelles System für den Transport von Öl nicht leicht zu erreichen.

Eines der Unternehmen in dem raffiniertes Öl gelagert wird ist Koole Terminals. Diese schienen diese Entwicklung genau im richtigen Moment erwartet zu haben, da sie die Terminals mit Hilfe von DWG Automation automatisiert haben. PROFIBUS spielt eine wichtige Rolle bei der Flexibilisierung des Terminals.

DWG Automation wurde vor einem Jahr gegründet, als mehrere Männer mit langjähriger Erfahrung in der industriellen Automatisierung, sich dazu entschieden sich selbständig zu machen. Ihr Hauptkunde Koole stellte DWG einen Arbeitsplatz an seinen Terminals bereit. Sogar mit Blick auf den Fluss Maas – eine Top Lage. Der Terminal, den Koole traditionell in Rotterdam für die Umladung von Pflanzenöl verwaltet hatte, wurde von den Mitarbeitern der DWG automatisiert.

Aufgrund dieser Zusammenarbeit wurde jetzt ein neu erworbener Terminal in Angriff genommen. In diesen Tanks wurden schwere Brennstoffe und Gasöle gelagert, transportiert und gemischt, um das entsprechende Endprodukt zu erstellen. Auf dem kürzesten Weg ist der Terminal nur einen Steinwurf von den anderen Terminals entfernt. Allerdings muss man um die Shell-Raffinerie herumgehen, um dort hin zu gelangen.

Schnelles System

Der Heizölterminal hatte im Laufe der Jahre verschiedene Besitzer, bis es im Jahr 2014 in die Hände von Koole kam. Das Öl wurde über ein veraltetes Rohrsystem zum und vom Terminal transportiert. “Um es in andere Worte zu sagen: Das Personal konnte nach dem drücken einer Taste einen Kaffee holen gehen, um anschließend nachzusehen, ob das System reagiert hat. Die Menschen, die dort arbeitet, waren an die Langsamkeit gewöhnt. Aufgrund ihrer Erfahrung mit den Terminals für Pflanzenöle erkannte Koole, dass eine deutliche Verbesserung möglich war. Die Langsamkeit hatte viele Nachteile: es ist wirtschaftlich von Nachteil und es kann dazu führen, dass Fehler im System übersehen werden, da Fehler und Langsamkeit miteinander verwechselt werden.“ So, Maarten van Dijk, Vertriebsleiter bei DWG.

Daher wurde ein völlig neues System im Auftrag von Koole entworfen und installiert. Kelvin Hooft van Huysduynen, der als DWG Softwareingenieur bei der Entwicklung der Konstruktion des neuen Systems mitgearbeitet hat, weiß genau, welche Verbesserungen vorgenommen wurden: “Während die Reaktionszeit zwischen dem Kontrollraum und dem Feld früher etwa 15 Sekunden betrug, dauert dies jetzt nur ein oder zwei Sekunden. In den Sollwertprozentsätzen gibt es in Echtzeit ein oder höchstens zwei Prozent Unterschied zwischen dem Steuerungssystem und dem Feld. Die PROFIBUS-Schleifen selbst haben eine Zykluszeit von 3 Sekunden, welches für langsame Systeme mehr als ausreichend ist.”

Der prozentuale Unterschied von einen oder höchstens zwei Prozent zwischen dem Steuerungssystem und dem Feld ist ein wesentlicher Unterschied zu der vorherigen Situation. Diese Zahlen überraschten sogar Van Dijk und Theo Bervoets von AUMA, Lieferant von Rohrventile und die dritte Person, die während des Gesprächs anwesend war. Die Verbesserung wird insbesondere im neuen Verteilersystem deutlich, für das DWG die elektrotechnische Konstruktion, die Software und die Steuerungsautomatisierung entworfen hat.

Entwurf

Das Schlüsselelement im Flexibilisierungsprozess ist daher der Verteiler: eine Matrix-Unterstation, bei der grundsätzlich jede Rohrleitung auf eine andere umgeschaltet werden kann. Der Verteiler ist zu einem einzelnen zentralen Ort für alle Ventile und Strömungsmesser in den Rohren geworden. Mit Hilfe von PROFIBUS kommuniziert der Verteiler mit der SPS, die wiederum vom Kontrollraum aus über Ethernet gesteuert wird.

PROCENTEC ComBricks

Softwareingenieur Kevin Hoost van Huysduynen erklärt wie das System funktioniert. “Der CPU410H ist ein dediziertes PCS7 SPS mit integrierter SCADA- und Sicherheitsfunktionalität, die die Steuerung verschiedener Maschinen und Geräte, wie die AUMA-Ventile organisiert. Die SPS wird über Ethernet mit dem Terminal-Netzwerk über ein Scalance-Switch verbunden. Das bedeutet, dass wir alles von der Engineering-Station und den Clients sehen können und bei Bedarf Änderungen an der Steuerungssoftware vornehmen können. Die SCADA (PCS7) Server werden ebenfalls über dieses Netzwerk an die SPS angeschlossen. Für die Visualisierung des PROFIBUS-Netzwerkes und dessen Regulierung sowie Überwachung haben wir eine ComBricks mit Scope-Funktionalität und Webserver von PROCENTEC gewählt.

Möglichkeiten der ComBricks

In diesem Diagramm sehen Sie, dass die ComBricks über PROFIBUS mit der SPS verbunden ist. Von der SPS aus verbindet PROFIBUS die Hauptstation der ComBricks und wird dann an eine Reihe von PROFIBUS Repeater-Karten angeschlossen. Jede Karte steuert eine einzelne PROFIBUS-Schleife mit jeweils mehreren Teilnehmern. In der Hauptstation gibt es auch eine Ethernet-Verbindung, welche ebenfalls zum Scalance-Switch führt. Dies erlaubt uns, die Schleifen und Karten aus der Ferne zu überwachen. Mit diesen Karten ist sehr viel möglich.

Vergrößerungsschleifen

Auf diese Weise überprüft ComBricks PROFIBUS. Weitere Vorteile sind, dass das System sehr modular aufgebaut werden kann und alle Schleifen in Gruppen angeordnet und unter Kontrolle gehalten werden können. Zudem gibt es Platz für das Hinzufügen oder Vergrößern von Schleifen (mehr Teilnehmer pro Schleife). Der PROFIBUS geht von einer Karte auf einen Überspannungsschutzmodul über. Die Schleife verlässt dann das Gehäuse und geht aufs Feld, wo es auf eine Reihe von PROFIBUS Teilnehmern wie beispielsweise ein Ventil oder einen Strömungsmesser trifft. Die Komponenten selbst unterbrechen die Schleife nicht.

Jeder PROFIBUS-Stecker verfügt über einen eigenen Abschlusswiderstand. Normalerweise ist der letzte Teilnehmer geschlossen. Ist das jedoch der Teilnehmer der ausfällt, ist die gesamt Schleife nicht mehr sichtbar. Ausgeglichen wird dies durch einen aktiven Abschlusswiderstand im SPS-Gehäuse, der die Schleife für alle Teilnehmer abschaltet. Wenn ein zufälliger Teilnehmer ausfällt, hat das keine Auswirkungen auf die anderen Teilnehmer.

ComBricks wird über einen Glasfaserring an einen anderen Ort (Jetty 10) angeschlossen, wo PROFIBUS Teilnehmer auch ferngesteuert einbezogen und betrachtet werden können. Die Engineering-Station nutzt unsere Siemens PCS7-Software, mit der wir alles programmiert und konfiguriert haben. Wir können alles herunterladen, was wir auf die SPS und Server gebaut haben und Live beobachten, was auf den SPSs geschieht.