Für den sicheren Ablauf und die sichere Überwachung der Befeuerungssequenzen bei Gas- und Ölbrennern in industriellen Thermoprozessanlagen sorgen Brennersteuerungen. Sie bieten zum Beispiel variable Sicherheitszeiten für das Öffnen der Brennstoffventile, erlauben die Anpassung der Vorbelüftungszeit für frei wählbare Gebläseleistungen und Kesselräume und führen eine Gasventilprüfung (Dichtigkeitsprüfung) nach EN 1643 mit zwei Gashauptventil- Ausgängen durch. Ihre Aufgabe ist es, die in der Überwachungssequenz nachfolgenden Sicherheitsfunktionen zuverlässig zu managen: Druck-, Temperatur- und Flammenüberwachung, sicheres Anfahren, beispielsweise Vorspülen und Zünden, sowie Abschalten, zum Beispiel Nachbrennen oder Abfahren, der Brenneranlage gehören dazu. Auch die sichere Überwachung der Not-Halt-Kette ist Aufgabe einer Brennersteuerung. Weitere Funktionen, die sicher überwacht werden, sind das Brennstoff-Luft-Verhältnis, die Ansteuerung von Ventilen, Klappen und Stellantrieben, das An- und Abfahren von Ventilen und der Hochtemperaturanlage. Daneben gewährleistet die Automatisierung auch den gegebenenfalls sicheren Datenaustausch sowie die Visualisierung von Betriebszuständen und Diagnosemeldungen. Ein modernes Steuerungs-system kann alle Status- und Diagnosedaten liefern, die über Feldbusse oder Industrial Ethernet für andere Geräte lokal oder remote angezeigt werden und auswertbar sind.
 

Sicherheit für Kessel und Co.

Burner-Management in der Backwaren-Industrie: Der österreichische Waffelbackautomaten-Hersteller Bühler Haas verwendet die konfigurierbare Kleinsteuerung ‚PNOZmulti 2 Burner‘: Sie übernimmt die Aufgaben ‚funktionale Sicherheit‘ und ‚Brennersteuerung‘ der zuvor separaten Brennersteuerungen in einem einzigen System.

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Diese Überwachungssequenz findet sich in allen Process-Heat-Applikationen wieder, unabhängig davon, ob es sich um Einzelbrenner, Brennergruppen oder um verkettete Anlagen handelt. Eine Anforderung bleibt dabei immer gleich: Die Automatisierungslösung muss sowohl die Aufgaben der Sicherheits- und Automatisierungstechnik lösen als auch komfortabel und einfach zu handhaben sein. Hersteller wie Pilz bieten deshalb Systeme, die sich mit Blick auf ihre Komplexität den unterschiedlichen Applikationen anpassen lassen und in Hard- und Software den spezifischen Anforderungen der Feuerungstechnik Rechnung tragen. So lassen sich bei industriellen Gas- und Ölfeuerungsanlagen alle Funktionen entlang der Gasregelstrecke, der sicherheitsrelevanten Flammenüberwachung und alle weiteren anlagebedingten Sicherheitsfunktionen überwachen, steuern und visualisieren.

Safety all-inclusive

Bei einfachen und weniger verketteten Anlagen übernehmen Kleinsteuerungen die Überwachung der Safety in Wärmeprozess-Anwendungen. Dabei kann beispielsweise das Basisgerät ‚PNOZ m B1 Burner‘ der sicheren konfigurierbaren Kleinsteuerung ‚PNOZmulti 2‘ von Pilz als Sicherheitssteuerung nicht nur den Brenner mit seinen Sicherheitsfunktionen selbst, sondern die gesamte Anlage sicher überwachen und steuern. Über vordefinierte und zertifizierte Funktionsbausteine lässt sich die Überwachung an unterschiedliche Brenner-Anwendungen – beispielsweise Leitbrenner oder Nicht-Leitbrenner, direkte oder indirekte Zündung, Nieder- oder Hochtemperaturbetrieb – anpassen. Die Kleinsteuerung steuert zudem auch Sicherheitsventile eines Brenners normenkonform; ein Erweiterungsmodul besitzt vier sichere, diversitäre Relaisausgänge gemäß EN 50156-1. Auch komplexe Sicherheitsapplikationen sind mit diesem System, bei dem die Diagnose integriert ist, umsetzbar – ein Basisgerät überwacht bis zu zwölf Brenner.

Allerdings stoßen Kleinsteuerungen dort an ihre Grenzen, wo lange Öfen mit Dutzenden von Brennern üblich sind – etwa in der Metall-, Glas- und Keramikindustrie. In solchen Anlagen ist eine hohe Anzahl von Ein- und Ausgängen nötig, die sich auf große räumliche Bereiche verteilen. Hier ermöglichen Steuerungssysteme wie ‚PSSuniversal PLC‘ des Automatisierungssystems ‚PSS 4000‘ das sichere Management aller in einer Anwendung vorhandenen Brenner. Daneben sind es komplexe, verkettete Anlagen, in denen Steuerungssysteme mit der passenden Software für das Burner-Management die Sicherheit der Anlage übernehmen. So lässt sich mit der integrierten Diagnose zum Beispiel der Status des Brenners anzeigen. Da Brenner entsprechend der Norm verschiedene Stufen und Sequenzen durchlaufen und dabei bestimmte Bedingungen erfüllen müssen, muss die Visualisierung sicherstellen, dass das Bedienpersonal den Status auf einen Blick über ein Display oder HMI ablesen kann. Eine zusätzliche grafische Anzeige der Flammenparameter für alle Brenner in einer Anlage sowie eine Anzeige der Sensordaten im Anlagendisplay gehören zum erweiterten Diagnoseumfang. Vor allem bei räumlich weit verteilten Industrieanlagen ist eine umfangreiche Diagnose nötig, damit schnell reagiert werden kann, wenn irgendwo im Gesamtsystem ein Fehlerzustand vorliegt.
 

Software-Bausteine für Brenner

Das Softwaretool ‚PNOZmulti Configurator‘ der Kleinsteuerung ‚PNOZmulti 2‘ unterstützt bei Projektierung, Konfigurationserstellung, Dokumentation und Inbetriebnahme sicherer Feuerungsanlagen, inklusive umfangreicher Diagnosemöglichkeiten.

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Alle für das Burner-Management relevanten Sicherheitsfunktionen stehen in abgenommenen und gekapselten Bausteinen über Software zur Verfügung. Nur die vorhandenen Prozesssignale und die Ein/-Ausgangsmodule sind entscheidend dafür, wie viele Überwachungs- und Steuerungsfunktionen letztlich genutzt werden können. Die Funktionsbausteine können im Rahmen der Hardwaregrenzen mehrfach verwendet werden und bieten so verschiedene Möglichkeiten zur Optimierung der Anlage – über den einzelnen Brenner hinaus für einen Brennerverbund oder auch die gesamte Anlage.

Beim Basisgerät ‚Burner‘ der Kleinsteuerung ‚PNOZmulti 2‘ etwa unterstützt ein Brenner-Funktionsbaustein des Software-Tools ‚PNOZmulti Configurator‘; pro Basisgerät sind maximal zwölf Brenner-Funktionsbausteine konfigurierbar. Dieses Software-Element bildet die erweiterte Funktionalität eines flexibel konfigurierbaren elektronischen Feuerungsautomaten nach. Es steht für die Konfiguration des Basisgeräts ‚PNOZ m B1 Burner‘ zur Verfügung und ist nach den entsprechenden europäischen Normen zertifiziert, unter anderem nach der EN 298 sowie der EN 50156.

Die Software bei Steuerungssystemen, wie ‚PAS4000‘ im Automatisierungssystem PSS 4000, lässt sich durch eine hardware-unabhängige Programmierung charakterisieren. Über sie können Funktionsblöcke konfiguriert werden, die auf bestimmte Anwendungsszenarien einer Brenner-Anwendung fokussieren. Mit dem ‚Burner-Management-Software-Paket‘ lassen sich Programme zur Steuerung unterschiedlicher Brennertypen umsetzen und zugleich Sicherheitsfunktionen wie Schutztürkontakte, Not-Halte und Lichtgitter ausführen. Da die Funktionsblöcke für das Brennermanagement vorgefertigt und TÜV-zertifiziert sind, erlauben sie eine einfache Installation und Validierung.