PUMPEN & KOMPRESSOREN
Sichere Automation auf Basis der PLCnext Technology
Um das Gas sowohl an industrielle wie auch private Verbraucher zu verteilen, erweisen sich Pipelines als die wirtschaftlichste und ökologischste Transportart. Dabei gibt es zwei verschiedene Gaspipeline-Stufen: Zum einen werden Fernleitungen von den Gasfeldern zu den Terminals verlegt, wo sich das Gas als LNG (Liquified Natural Gas) auf Tankschiffe verladen lässt. Auf der anderen Seite erfolgt die Weiterleitung des Gases direkt an die industriellen und/oder privaten Verbraucher. In ländlichen Gebieten werden dazu Gasnetz-Pipelines verwendet.
Nutzung vieler kleinerer Kompressoren
Die langen Pipelines erfordern große Verdichterstationen, die das Gas durch die Fernleitung drücken. Eine solche Verdichterstation befindet sich in der Regel alle 200 Kilometer entlang der Pipeline, die mehrere tausend Kilometer lang sein kann. Für die Verteilerleitungsnetze ist hingegen eine große Anzahl deutlich kleinerer Kompressoren notwendig, die über das gesamte Netz verteilt sind. Aufgrund der Wichtigkeit einer Kompressorstation kommt der Verfügbarkeit des Kompressors eine wesentliche Bedeutung zu. Hier bieten die Automatisierungslösungen von Phoenix Contact die erforderlichen Eigenschaften, zum Beispiel:
funktionale Sicherheit
Systeme und Lösungen zum Schutz vor Cyber-Attacken
Hot-Swap-Fähigkeit
Die aufgeführten Features werden wie nachfolgend beschrieben realisiert.
Explosionsgeschützte Ausführung
Phoenix Contact stellt sowohl die Automatisierungs- ebenso wie die Anschlusstechnik in einer explosionsgeschützten Ausführung zur Verfügung. Dabei handelt es sich typischerweise um Komponenten für die Installation in der ATEX-Zone 2 sowie die angeschlossenen Sensoren und Aktoren, die in der ATEX-Zone 1 verbaut sind. 2022 wird Phoenix Contact ferner eine Produktlinie von Remote-I/Os zur Montage in Zone 1 auf den Markt bringen.
Redundante Auslegung von Diensten
Ähnlich wie in der Schifffahrt sollte die Automatisierung der wichtigen Dienste redundant ausgelegt sein, damit sich die Verfügbarkeit des Kompressors erhöht, weil er nicht wegen einer defekten Steuereinheit abgeschaltet wird. Phoenix Contact setzt die Redundanz auf verschiedene Arten um. Eine Möglichkeit stellt die applikative Systemredundanz dar, bei der für eine Automatisierungsaufgabe zwei PLCnext-Controller als primäre und sekundäre Steuerung installiert sind. Beide SPS kommunizieren miteinander und haben so den gleichen Informationsstand. Fällt die primäre Steuerung aus, übernimmt der sekundäre PLCnext-Controller den Betrieb. Neben der SPS können das komplette Netzwerk der I/O-Stationen sowie die I/O-Stationen selbst redundant aufgebaut werden. Verdichterstationen, die durchaus zu den essenziellen Bereichen gehören, verlangen ebenfalls redundante Automatisierungskonzepte. Dies gilt gleichermaßen für große Kompressoren, die in Fernleitungen zum Einsatz kommen, wie für kleinere Verteilerkompressoren.
Netzwerk- und steuerungsunabhängige Safety-Lösung
Auch die funktionale Sicherheit spielt bei Kompressoren für die Gasversorgung eine große Rolle. Die Erfahrungen aus anderen Teilen der Prozessindustrie verdeutlichen, dass das Beherrschen von Risiken nicht nur im Hinblick auf den Schutz von Menschen und Umwelt, sondern ebenso in Bezug auf den Erhalt der Anlagen und somit die Sicherung der Investitionen wesentlich ist. Ergänzend zum Sicherheitsintegritäts-Level (SIL) erweist sich der Performance Level (PL) bei der Verwendung automatisierter Sicherheitssysteme als wichtig. Dezentrale, flexibel konfigurierbare Lösungen wie die SafetyBridge Technology von Phoenix Contact werden bereits heute in SIL3-Applikationen genutzt. Bei dieser Technologie handelt es sich um eine netzwerk- und steuerungsunabhängige Safety-Lösung. Sicherheitsgerichtete Signale werden über Standard-Automatisierungsnetzwerke übertragen und ausgewertet. Eine Sicherheitssteuerung ist nicht notwendig. Für komplexere Safety-Anforderungen stehen den Kunden von Phoenix Contact auch Sicherheitssteuerungen zur Verfügung.
IEC62443-basierte Zugriffssicherheit
Erwartungsgemäß stellen Energieversorger hohe Anforderungen an die IT-Sicherheit. Dabei müssen nicht nur an der einen oder anderen Stelle der kritischen Infrastruktur Firewalls integriert werden. Um sämtliche Cyber-Sicherheitsrisiken in den Kompressoranlagen zu minimieren, sind Schutzziele zu definieren, die auf der internationalen Norm IEC 62443 „IT-Sicherheit für industrielle Automatisierungslösungen“ basieren. Als zertifizierter ICS-Security Service Provider steht Phoenix Contact hier nachhaltig zur Seite. Der ganzheitliche Ansatz umfasst ebenfalls eine auf die Zugriffssicherheit ausgelegte Produktentwicklung.
Offenes Ecosystem zur Umsetzung von OPA, NOA und MTP
Neue Automatisierungs- und Digitalisierungskonzepte bieten sich auch für Kompressorstationen an. Mit Geräten wie der Steuerung AXC F 2152 legt das offene Ecosystem PLCnext Technology die Basis zur Realisierung von Ansätzen wie Open Process Automation (OPA) sowie für die Errichtung von modularen Anlagenteilen als Module Type Package (MTP). Das beschleunigt die Konstruktion sowie den Aufbau und die Inbetriebnahme von Anlagen. Außerdem unterstützt PLCnext Technology das NOA-Konzept (NAMUR Open Architecture), das Produktionsdaten einfach und sicher einsetzbar macht. Damit wird eine wesentliche Grundlage für die kontinuierliche Prozessoptimierung, eine vorausschauende Instandhaltung sowie viele weitere Vorteile der Digitalisierung geschaffen. Mit speziellen Produkten wie einem Cloud-Modem, Safety-Steuerungen sowie einem App Store bildet die Open-Source Plattform PLCnext Technology eine zukunftsfähige Grundlage für die Automatisierung aktuell entstehender Anlagen.
Einfache Skid-Integration in die Gesamtanlage
Nicht nur die traditionelle modulare Automatisierung ist Teil einer Partnerschaft zwischen den indischen Kompressorherstellern und Phoenix Contact. Darüber hinaus kommt der MTP-Ansatz zum Tragen, der die Implementierung eines Kompressor-Skids in die Gesamtanlage vereinfacht. Wird die komplette Verdichterstation nach dem MTP-Konzept aufgebaut, lassen sich die einzelnen Module leichter austauschen. Das reduziert beispielsweise die für den Wechsel eines Verdichtermoduls notwendige Stillstandzeit erheblich.
Dipl.-Wirt.-Ing. Thomas Perschke,
Director Industry Management Oil and Gas, Marine and Offshore
Phoenix Contact Electronics GmbH, Bad Pyrmont
