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Modernisierung der Mittel- und Hochspannungsanlagen mittels PCS7 und Power Control



 

Cristal in Thann (Frankreich), zweitgrößter Titandioxyd-Hersteller weltweit, setzt bei der Überwachung ihrer Mittel-und Hochspannungsanlagen bereits seit vielen Jahren auf die zuverlässige Technologie von Siemens. Der Motor- und Trafoschutz war bereits mittels Siprotec Geräten der Baureihe 4 realisiert. Alle Geräte waren über einen optischen Profibus FMS Ring an eine AS488 gekoppelt, welche wiederum mit zwei WinCC Single Stations der Version 5 verbunden waren.

Die Notwendigkeit der Modernisierung war nun gegeben, da weder die AS488 noch WinCC sowie deren verwendete Hardware weiter unterstützt wurden. Im Zuge einer Erweiterung der Produktionsanlage kamen auch mehrere Schutzgeräte hinzu, welche aufgrund der veralteten Technik nicht in das System eingebunden werden konnten.

Aus diesen Gründen haben wir eine Lösung auf Basis von PCS7 V8.1 unter Verwendung der Power Control Library erarbeitet.

Durch Power Control steigerte sich der Integrationsgrad der Schaltanlage in ein Leitsystem der Firma Cristal.

Wie auch hier bei Cristal findet man noch sehr häufig, dass Prozess- und Schaltanlagen unterschiedliche Systeme sind. Mit SIMATIC PCS7 Power Control realisierten wir eine homogene Einbindung der Schaltanlage in das Prozessleitsystem PCS7. Somit ergibt sich eine durchgängige Systemplattform für Prozess und Energie. Der Vorteil: Visualisierung und Steuerung der Schutzgeräte und hochverfügbare Integration von elektrischen Verbrauchern in Klein- und Großanlagen.

Im Gegensatz zu einer einfachen Systemmigration hat sich über das durchgeführte Reengineering für unseren Kunden ein deutlicher Mehrwert ergeben:

  • Life-Cycle-Kosten sinken
  • Investitionsschutz durch Einsatz der weltweit gültigen Norm IEC 61850
  • Einbindung der IEDs in der Bedienphilosophie der Prozessautomatisierung
  • Erhöhte Effizienz durch Steigerung des Integrationsgrades
  • Einheitliche Prozessführung und erweiterte Bedienung durch Operator möglich
  • Technologische Bausteine der Betriebsmittel der SIPROTEC-Familie
  • Einfache Anlagenstruktur durch Integration in die technologische Hierarchie
      

In diesem Projekt galt es allerdings gleich mehrere Hürden zu überwinden.

Grundlage für die Integration war zunächst der Umstieg von dem ebenfalls veralteten Profibus FMS Protokoll auf IEC61850 im laufenden Betrieb. Hierzu fertigten wir zunächst für jedes Gerät optische Adapterkabel an, um die bestehende Verkabelung weiter nutzen zu können. In der Reihenfolge der Geräte am Bus wurden diese nun schrittweise migriert. Dafür wurden die Geräte einzeln und nacheinander aus dem Bus entfernt, die jeweilige Hardwareschnittstelle ausgebaut und durch die neue IEC Karte ersetzt. Damit diese neue Karte einwandfrei funktioniert wurde unmittelbar ein Firmware Upgrade durchgeführt. Danach konnte der Siprotec wieder eingebaut und mit dem IEC Bus verbunden werden.

 


   

Bis alle Geräte migriert waren liefen die AS488 und das neue PCS7 parallel. Die Neuerungen bestehen im Wesentlichen aus einem Station Controller auf Basis einer Simatic MicroBox mit WinAC RTX als Software SPS sowie einer redundanten Single Station zur Visualisierung und einer Engineering Station.

Die Konvertierung des IEC Protokolls erfolgt auf der MicroBox. Die Bausteine der Power Control Library sorgen mittels modernen Faceplates für eine optimale Visualisierung der Anlagenzustände. Ein weiteres herausragendes Highlight ist die nunmehr mögliche Überwachung mehrerer Schutzgeräte gleichzeitig, was z.B. über ein intelligentes Lastmanagement teure Stromspitzen vermeiden kann.


Mit dieser Modernisierung hat Cristal die erforderlichen Weichen für eine lückenlose Umsetzung der Norm ISO 50001 gestellt. Grundlage eines funktionierenden Energiemanagement Systems ist immer die korrekte Erfassung und Aufbereitung der Leistungsdaten. Insbesondere im Hinblick auf die EEG Umlage besteht nunmehr erhebliches Einsparpotential. Denn nur so kann, zumindest in Deutschland, eine teilweise Befreiung der Umlage sowie künftig auch der Strom- und Energiesteuer erreicht werden.

Die Projekthighlights sind im Folgenden nochmal zusammengefasst:

  • Objektbibliothek im APL Look & Feel für die Schutzgeräte
  • Technologische Bibliothek für Transformatoren und Motoren wurden verwendet
  • Automatische Generierung der Objekte für die Operator Stationen aus TH des AS
  • Integration der IED durch Import der IEC61850 Device Description (ICD)
  • Integriertes Lastmanagement
  • Archivierung von Prozesswerten und Meldungen des Leitsystems
  • Uhrzeitsynchronisation der Teilnehmer
  • Alarm-Management mit Zeitstempelung
  • Einheitliche Benutzerverwaltung mit Zugriffsrechten
  • Umbau der SIPROTEC-Geräte für Anbindung mit IEC61850 (Vorher Profibus FMS)
  • Migration und Projektierung der Schaltlogik der SIPROTEC mittels DIGSI 4
  • Migration zu PCS7

 

Quelle Bilder 1, 3 und 4: © Siemens AG 2016, Alle Rechte vorbehalten

 

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