Der Anlagenbauer aus Vaihingen/Enz bietet seinen Kunden 80 unterschiedliche Verfahren umweltfreundlicher Wasser- und Abwasseraufbereitungen an. Ob in der Oberflächenveredelung, Leiterplattenherstellung, Halbleiterproduktion, Photovoltaik oder Stahlindustrie, bei allen Verfahren ist es unabdingbar, sauberes Spülwasser einzusetzen. Ein typischer Prozess bei der Oberflächenbehandlung von Metallen bedarf einer Vorbehandlung vor der eigentlichen Hauptbehandlung. Das kann beispielsweise ein Entfetten durch chemische Prozesse sein. Außerdem steht meist eine Nachbehandlung zum Schutz der Oberfläche an. Nach jedem einzelnen Schritt wird das Werkstück gespült, in der Regel in mehreren Kaskaden. Da sich über 95 % des verwendeten Spülwassers im Kreislauf führen lassen, kann man das kostbare Trinkwasser ressourcenschonend mehrfach verwenden. Ziel ist, beim Recycling des Spülwassers gleichbleibende Wasserqualität und damit außerdem hohe Produktionssicherheit und -qualität zu gewährleisten.

Bei allen nass-chemischen Prozessen fällt behandlungsbedürftiges Abwasser an, welches entgiftet und gemäß den gesetzlichen Vorgaben einleitfähig gemacht werden muss. Das geschieht zum Beispiel über eine physikalisch-chemische Abwasserbehandlung und über eine anschließende Reinigung des Wassers durch Ionenaustausch, um Schwermetalle herauszufiltern.

Die Kreislaufführung von Spülwasser hat wirtschaftliche Vorteile: Gebrauchtes Spülwasser zu reinigen ist kostensparender als Frischwasser einzusetzen. Denn bei Frischwasser verursacht nicht nur das Wasser selbst Kosten, sondern auch das Abwasser. Mit möglichst geringem Aufwand zur Entfernung der schädlichen Stoffe erfolgt die Einhaltung der gesetzlichen Einleitbestimmungen für die Entsorgung des Restwassers.

Bei Ovivo sind 80 verschiedene, teilweise patentierte Verfahren zur Wiederaufbereitung des Spülwassers im Einsatz. In einem eigenen Labor werden diese Verfahren stetig weiterentwickelt und optimiert. Dadurch konnte erreicht werden, dass neben den Verfahren, welche die gesetzlichen Vorgaben zur Abwasserreinigung erfüllen, noch eine Vielzahl an Rückgewinnungsverfahren auf den Markt gekommen sind, die es dem Anlagenbetreiber erlauben, Wertstoffe wie Säuren, Metalle und andere Chemikalien zurückzugewinnen.

Skalierbares HMI-System

Um als Maschinen- und Anlagenbauer auf diesem Gebiet konkurrenzfähig zu sein, müssen die technischen Lösungen skalierbar sein, um die Spülwasser­anlagen an die Gegebenheiten des Anwenders anpassen zu können. Der Abwasserspezialist begegnet dieser Herausforderung durch erweiterbare Kaskadenspülanlagen. Je nach Anforderung des Anlagenbetreibers sind diese anpassbar. Das Spektrum reicht von autarken Anlagen bis hin zur Integration in bestehende Scada-Systeme. Sowohl bei Neuanlagen als auch bei der Erweiterung bestehender Anlagen liegt der Fokus auf einer durchgängigen Lösung. Zudem ist es wichtig, den Spülprozess ohne Unterbrechung in den Ausbau einer Anlage zu integrieren. Besonders was den Bedienplatz angeht, stellt die Durchgängigkeit eine Herausforderung dar. Neue Prozessparameter sind einzubinden und die Menge der Daten, die verarbeitet und visualisiert werden muss, wächst exponenziell an. Um diese Anforderungen zu erfüllen und das HMI(Human Machine Interface)-System jederzeit erweitern zu können, suchte das Unternehmen nach einem geeigneten Panel-PC. Für Thorsten Süß, Technical Director von Ovivo, kristal­lisierte sich sehr schnell der Simatic-Nanopanel-PC als Favorit heraus. „Für uns waren die Skalierbarkeit, Langzeitverfügbarkeit und nicht zuletzt die Erfahrung von Siemens in der Auto­matisierungstechnik ausschlaggebend“, konstatiert Süß. „Widescreen-Format, Touch-Bedienung und eine lange Lebensdauer waren weitere wichtige Entscheidungskriterien“, ergänzt Projektleiter Sven Schreiber.

Durchgängiges Bedienkonzept

Hinsichtlich der Visualisierung setzt das Unternehmen auf eine für Verfahrenstechniker optimierte Darstellung. Dies erfordert eine hohe Anzahl visualisierter Prozessdaten, da viele Parameter dargestellt und über die Bedienober­fläche abrufbar sein müssen. Sven Schreiber ist von der Leistung des Simatic IPC277D überzeugt: „Der Panel-PC ermöglicht mit seinem Intel-Atom-Prozessor selbst bei unseren größten Anlagen eine komplexe Visualisierung aller relevanten Prozessdaten.“ Sowohl bei kleinen Stand-alone-Anlagen als auch bei großen, tief in den Gesamt­prozess integrierten Spülwasseranlagen kommt die Visualisierungssoftware Simatic WinCC Advanced zum Einsatz. Dabei ermöglicht das TIA Portal (Totally Integrated Automation) ein durchgängiges Engineering für alle Anlagengrößen. Auch bei der Erweiterung von kleinen Stand-alone-Anlagen kann das gleiche Bedienkonzept beibehalten werden und erspart dem Bediener eine zeitintensive Einarbeitungsphase. Trotz hohem Visualisierungsgrad genügt ein Panel-PC mit einer Bildschirmdiagonale von 9 Zoll. Durch die Auflösung von 800 × 480 Pixel und die Farbdarstellung sind auch auf kleiner Fläche viele Prozessparameter in hoher Qualität darstellbar. Sollte eine größere Visualisierungsfläche notwendig oder vom Anwender gewünscht sein, erfolgt der Austausch gegen einen Panel-PC mit größerer Bildschirmdiagonale. Da diese sich nur durch die Displaygröße un­terscheiden, bedarf es keinerlei An­passung seitens des Engineering was Schnittstellen, Software oder Betriebssystem angeht.

Daten-Logger inklusive

Der Einsatz von PCs als HMI-System ist für den Anlagenbauer kein Neuland, er verwendet seit den 90er Jahren Industrie-PCs als Plattform für seine Anlagen. Ein Vorteil der PC-Technologie ist, dass für die Protokollierung der Spülprozesse kein zusätzlicher Daten-Logger nötig ist. Die Aufzeichnung der Messdaten, etwa der pH-Werte, ist in vielen Ländern verpflichtend, wenn das gebrauchte Spülwasser entsorgt wird. Dabei kann der Panel-PC auch bei einem Ausfall des Netzwerks die auflaufenden Daten zwischenspeichern und somit die Konsistenz der Protokollierung sicherstellen. Für die Anwendung in der Pharmaindustrie kommt eine eigens entwickelte Datenaufzeichnung und -speicherung zum Einsatz, die den gesetzlichen Anforderungen dieser Branche gerecht wird.

Geringer Energieverbrauch

Einsatz im engen, nicht klimatisierten Schaltschrank: auch im Dauerbetrieb möglich durch eine lüfterlose Kon­struktion und eine – mit 29 W – geringe Leistungsaufnahme.

© Siemens

Zusätzlich war eine geringe Abwärme von essentieller Bedeutung. Der Panel-PC muss in einem engen Schaltschrank Platz finden, wo nur wenig Raum zum Wärme-Austausch vorhanden ist. „Eine externe Kühlung des Schaltschranks war für uns von Anfang an nicht akzeptabel“, kommentiert Projektleiter Sven Schreiber. Durch leistungsoptimierte Prozessoren beträgt die maximale Leistungsaufnahme lediglich 29 W.

Die Dimmbarkeit des Displays bis zu 100 % leistet hier einen zusätzlichen Beitrag, denn die Abwärme des Panel-PC reduziert sich so in Pausenzeiten weiter. „Der geringe Stromverbrauch passt hervorragend in unser Konzept, Umweltfreundlichkeit mit Wirtschaftlichkeit zu vereinen“, ergänzt Süß.

Nicht nur die Leistungsdaten des Panel-PC sind für den Ausrüster bedeutend, sondern auch die Einbindung in bestehende Netzwerk-Strukturen. Zwei Ethernet-Schnittstellen ermöglichen ein ein­faches, aber praxisorientiertes Konzept: Eine Ethernet-Schnittstelle steht dem Anwender für die Anbindung in das Firmen-Netzwerk zur Verfügung, die zweite Schnittstelle ermöglicht dem Ausrüster den Fernzugriff auf die Anlage des Betreibers. Für Service- und Support-Aufgaben steht somit eine unabhängige Netzwerk-Anbindung zur Verfügung. Diese Möglichkeit erleichtert die Implementierung der Anlage: „Gerade größere Unternehmen haben strenge Restriktionen, wenn es um den Zugriff auf ihr internes Netzwerk geht“, erläutert Sven Schreiber. „Auch wir wollen nicht, dass externe Firmen auf unser Netzwerk Zugriff haben, denn die Gefahr durch IT-Angriffe ist groß. Durch den zweiten Ethernet-Port haben wir jedoch eine Möglichkeit gefunden, dennoch schnellen und zuverlässigen Service und Support zu gewährleisten. Unsere Endanwender interessiert die Gesamtlösung“, begründet Thorsten Süß. Das bedeutet im Fall des Panel-PC, dass die robuste Display-Oberfläche aggressiven Dämpfen standhalten muss. Solche Dämpfe entstehen bei vielen Prozessen, in denen Spülwasser zum Einsatz kommt. Beispiele hierfür sind Entsalzungsanlagen oder auch die ätzende Oberflächenbehandlung von Metallen. Zudem ist für den Anlagenbauer wichtig, dass der verwendete Industrie-PC keine beweglichen Teile wie Lüfter oder Festplatten besitzt, so dass er im Dauerbetrieb wartungsfrei läuft.

Autor:
Alexander Grimm ist Marketing Manager Industrie-PC beim Siemens-Sector Industry.