Visualisierung mit SPS- Funktionalität in einer Biogasanlage

Die Umwandlung von Biomasse in elektrische Energie ist in Deutschland weit verbreitet. Neben dem Bau von Neuanlagen entsteht zunehmend Bedarf, die bestehenden Anlagen zu aktualisieren. Schwerpunkte dabei sind die einfache Bedienung, Optimierung der Prozessabläufe und flexibler Zugriff auf Anlagenparameter und Nutzdaten. Mit dem Einsatz der C6 HMI – LC besteht die Möglichkeit, das System mit einer unterlagerten Kleinsteuerung in Kombination mit einer komfortablen Visualisierung zu erweitern und daran direkt eine Fernwartung anzubinden.
 

1. Applikationsbeschreibung:

In einem Fermenter mit Gasspeicher werden Bakterien zur Erzeugung von Biogas gezüchtet. Für ideale Voraussetzungen im Prozess sorgen Druck- und Temperaturregelung sowie die kontinuierlich überwachte Rohstoffzufuhr. Eine Förderschnecke übernimmt den Eintrag der Feststoffe, eine Pumpstation leitet die flüssigen Anteile in den Fermenter. Das resultierende Restprodukt (Garrückstände) wird in ein Zwischenlager gepumpt. Damit nichts verklumpt und eine bessere Durchmengung des zugeführten Materials im Fermenter gegeben ist, sind in allen Behältern Rührwerke installiert. Das produzierte Biogas wird gefiltert an das BHKW (Blockheizkraftwerk) geleitet, in dem ein Motor-/ Generatorsatz die elektrische Energie erzeugt. Im Prozess entstandene Wärmeenergie wird in Teilen vom Betreiber selbst genutzt und in ein Wärmenetz gespeist.

Das gesamte BHKW verwaltet eine übergeordnete Steuerung. Dem unterlagert wird die Überwachung und Regelung des Gas-Erzeugungsprozesses durch geregelte Zu- und Abfuhr von Feststoff- und Flüssigmaterial - zusammen mit der gesamten Bedienführung - in einem KEB C6 HMI-LC abgebildet.

Die Zuführschnecke und das Rührwerk vom Fermenter werden über Frequenzumrichter gesteuert. Weitere Rührwerke, Pumpen und Ventile werden direkt über Schütze und Relais angesteuert.

2. Verwendete KEB-Produkte

2.1 Steuerung:

Als Steuerung wird ein C6 HMI LC mit 15,6 Zoll Widescreen eingesetzt, der zur Visualisierung über eine integrierte SPS-Funktionalität verfügt. Mit EtherCAT-Bus sind C6 Remote I/Os angeschlossen, die sowohl digitale- als auch analoge Eingänge erfassen und Ausgänge schalten.

Die Steuerung verwaltet zum einen den Handbetrieb, d.h. alle Motoren können manuell ein- und abgeschaltet werden. Im Automatikbetrieb werden voreingestellte Zu- und Abführzyklen der Biomasse durchgeführt. In der Bedienerführung stellt der Betreiber einfach nur die Zeitintervalle und Dauer der Aktionen ein.
Solldrehzahlen des Rührwerks im Fermenter und der Förderschnecke für die Feststoffzufuhr werden analog an die Frequenzumrichter gegeben, Startbefehle an Frequenzumrichter, Schütze und Relais erfolgen digital.

Die gemessenen Druck- und Temperaturwerte werden durch die Steuerung ausgewertet und entsprechende Aktionen, z.B. Öffnen der Ventile zum Ablassen des Biogases, durchgeführt.

Die Schnittstelle zwischen der BHKW- Steuerung und dem C6 HMI LC ist sehr einfach mit analogen- und digitalen Ein- und Ausgängen zum Austausch von Sollwerten und Statusmeldungen ausgeführt.
 

2.2. Visualisierung:

2.3. Fernwartung

Jederzeit Zugriff auf die Anlagendaten über Internet ermöglicht der installierte C6 Router M2, in dem aufgezeichnete Daten gespeichert und bei Bedarf übertragen werden. Zudem bietet das System die Möglichkeit, das Projekt im Servicefall zu diagnostizieren oder zu aktualisieren. Die Internetverbindung wird über Mobilfunk (UMTS) aufgebaut und ist somit unabhängig vom Kundennetzwerk.