Referenz 5. Dezember 2022
Sicher tanken im Ex-Bereich

Als Hersteller von Lösungen rund um explosionsgeschützte Kameras in der Prozess- und Anlagenbeobachtung hat TTS Automation ein System für sichere Beladevorgänge entwickelt. Mit der intelligenten Industriekamera können Tankbeladevorgänge überwacht und Anomalien frühzeitig erkannt werden. Als Intelligente Schnittstelle zur Bildauswertung setzt TTS dabei auf die IoT-Box von WAGO.

TTS Automation und WAGO:

Intelligente Industriekamera und WAO Iot-Box zur Prozessüberwachung
Vorzeitige Erkennung von Anomalien und Unregelmäßigkeiten
Sicherheit im Ex-Bereich für Mensch, Maschine und Umwelt
Modulare Bauweise für Green- und Brown-Field

Ereignisse erkennen, bevor sie zur Gefahr werden

Bereits 2009 entwickelte TTS Automation das erste Kamerasystem für den Ex-Bereich. Die Idee entstand, da insbesondere Branchen, in denen gefährliche und explosionsfähige Atmosphären in Form von Gemischen aus Luft und brennbaren Gasen, Dämpfen oder Nebeln auftreten, dem Explosionsschutz unterliegen. Als es darum ging, eine explosionsgeschützte Lösung für Tankbeladungen zu entwickeln, stand das in Neustadt an der Weinstraße ansässige Unternehmen vor einer größeren Herausforderung: Tankbeladevorgänge sind komplex, denn sie gehen über die reine Prozess- und Anlagenbeobachtung hinaus. Unregelmäßigkeiten in der Beladung müssen schnell erkannt und behoben werden. “Unsere Erfahrung hat gezeigt, dass Undichtigkeiten an Verladearmaturen oft Ereignisse wie Ruckeln der Rohrleitung oder Absacken des Tankfahrzeugs vorausgehen. Daher wollten wir eine Lösung für die Tankbeladung entwickeln, die Gefahren erkennt, bevor sie überhaupt entstehen.” erinnert sich Michelle Striegel, die bei TTS Automation für die Marketing- und Projektleitung zuständig ist.

Schnell wurde klar, dass die Kamera eine Art Intelligenz benötigt, um potenzielle Gefahren präventiv zu erkennen und auszuwerten. Dazu muss auf der Anlagenseite die Steuerung der funktionellen Abläufe erforderlich sein. Auf der Suche nach einem geeigneten System fand TTS Automation die Lösung bei WAGO: „Die WAGO IoT Box lieferte genau die gewünschte Komponente für ein intelligentes Kamerasystem“, erinnert sich Wolfgang Laufmann, Global Key Account Manager Digital Plant bei WAGO und Ansprechpartner im Projekt für TTS Automation.

Dank der flexiblen und individuellen Schnittstelle von WAGO konnten wir ein System implementieren, das bei Tankbeladungen Mensch, Maschine und Umwelt schützt.

Michelle Striegel, Marketing und Vertrieb, TTS Automation

Mensch, Anlage sowie Umwelt schützen

Mit der intelligenten, automatisierten Industriekamera will TTS Automation einen Beitrag zur sicheren und qualitätssteigernden Tankbeladung im Ex-Bereich leisten. Dabei schafft es das Unternehmen, den Sicherheitsaspekt auf gleich drei Ebenen abzudecken: Mensch, Anlage und Umwelt schützen. Dafür filmt die intelligente Systemkamera an unterschiedlichen Punkten den gesamten Workflow: Fährt ein zu beladender LKW auf das Firmengelände, wird das Fahrzeugkennzeichen durch die erste Kamera am Tor oder der Schranke gescannt.

Das dient dazu, die Verladepapiere mit dem SAP-Auftrag abzugleichen und das Fahrzeug einer Beladezone zuzuordnen. Der zu beladende Tankzug fährt in die ihm zugeordnete Beladezone und eine erneute Scannung des Kennzeichens findet statt. Mit der zweiten Kennzeichenerfassung wird die Anlage freigeschaltet und so einer falschen Tankbeladung vorgebeugt.

Anschließend legt der LKW-Fahrer die Erdungszange am Fahrzeug an. Nach Start des Beladevorgangs begibt er sich zurück in den sicheren Bereich der Messwarte und muss sich nicht wie herkömmlich, im explosionsgefährdeten Bereich aufhalten. Von dem Zeitpunkt an zoomt die intelligente Systemkamera von TTS automatisch an den Tankbeladebereich. Anomalien oder Auffälligkeiten werden erkannt, bevor sie zur Gefahrensituation werden. Wird eine Anomalie ermittelt, löst die Kamera eine Warnung auf dem Bildschirm in der Messwarte aus. Noch bevor es zum Anlagenausfall oder -stillstand kommt, reagiert das System. Über die WAGO IoT Box lässt sich der Beladevorgang automatisch stoppen und ein Alarm wird ausgelöst. Austritte explosiver oder chemischer Substanzen werden verhindert und so fatalen Umwelt-, sowie Anlagenschäden vorgebeugt.

Julian Lösch, Senior Projektmanager Automatisierung und Computer-System-Validierung bei Pitzek GMP Consulting, plante das Projekt. Ihm war es wichtig, einen Mehrwert für explosionsgefährdete Bereiche zu schaffen, in dem sich die Be- und Entlader nicht mehr im Gefahrenbereich aufhalten müssen: „Die Ereignisfrüherkennung über die intelligente Systemschnittstelle zwischen Kamera und Anlage sorgt für mehr Personensicherheit, leistet einen Beitrag zum Umweltschutz und steigert die Qualität in den Anlagen. Durch die Lösung der optischen Prozessüberwachung mit dem Systemintegrator TTS Automation und der angebundenen WAGO Systemsteuerung, stand der technischen Umsetzung nichts mehr im Wege.“

Durch die Lösung der optischen Prozessüberwachung mit dem Systemintegrator TTS Automation und der angebundenen WAGO Systemsteuerung stand der technischen Umsetzung nichts mehr im Wege.

Julian Lösch, Senior Projektmanager, Pitzek GMP Consulting,

Kompakte Bauform mit großer Wirkung

Bei der Entwicklung der Kameraneuheit überließ das pfälzische Unternehmen nichts dem Zufall. Es entwickelte eine Gehäusetechnik, die besonders langlebig ist und damit allen Atmosphären standhält – auch stark schwankende Bedingungen wie Temperaturunterschiede hält die robuste Kamera aus. Die Frontscheibe der Kamera ist sehr glatt und hält dadurch Risse, spröde Verschmutzungen oder Kondensate ab. Aber damit nicht genug: Die kleine Bauform der Kamera macht es möglich, dass sie sowohl im Green-, als auch im Brown-Field eingesetzt werden kann. „Durch die geringe Baugröße der Kamera nimmt sie wenig Platz im Gefahrenbereich ein und lässt sich schnell und einfach überall montieren” erklärt Julian Lösch. Neben der geringen Größe hat TTS Automation auf eine modulare Bauform gesetzt. “Das Zusammenspiel aus optischer Prozessüberwachung und der WAGO IoT-Box macht die Industriekamera mit Bestandsanlagen kompatibel und jederzeit nachrüstbar“, so der Senior Projektplaner.

Die intelligente Schnittstelle zwischen Anlage und Kamera

Das Kernstück in der Entwicklung der Schnittstelle lieferte WAGO: „Die WAGO IoT-Box machte die intelligente Industriekamera schließlich komplett und eine Verknüpfung aller Anlagenteile miteinander möglich”, erklärt Wolfgang Laufmann. Der verbaute WAGO Controller PFC200, als Komponente der IoT-Box, ist ein intelligentes Gateway, das auf Anlagenseite die Kommunikation zwischen den Systemen herstellt und auf IT-Seite die Integration durchführt. „Quasi ein intelligentes OT-/IT-System“ so Laufmann. Der Controller bietet mit seiner hohen Flexibilität zwei verschiedene Ansätze: Das skalierbare System kann entweder als Einzelkomponente bereits bestehende Schaltschränke erweitern, oder aber als Komplettlösung für Anlagen in Form einer fertigen IoT-Box geliefert werden. „Das erspart dem Endanwender einen enormen Planungs-, Zeit- und Prüfaufwand“, Wolfgang Laufmann. Über potenzialfreie Kontakte aus der Anlage erfassen die Eingangsmodule an dem WAGO PFC200 die Signale und Ausgangsmodule aktivieren Signale wie Warnleuchten, Blitzer oder Hupen im Gefahrenfall bei einer Tankbeladung.

Steuerung PFC200

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Weg von separater Kamerasteuerung, hin zu integrierter PLS-Steuerung

Mit der intelligenten Industriekamera hat TTS Automation sinnvolle Innovation für Ex-Bereich auf den Markt gebracht. Eine Weiterentwicklung des Systems ist bereits in vollem Gange. „Die Steuerung der Kamera wird dann nicht mehr über ein separates System laufen, sondern der gesamte Prozess wird über ein einheitliches Prozessleitsystem steuerbar“, berichtet Michelle Striegel stolz. „Ganz gleich, ob Bildvergrößerung, Start und Stopp von Beladevorgängen oder die Eintragung von Parametern – alles ist dann über ein Prozessleitsystem möglich.“ Auch bei der Erschließung neuer Bereiche ist noch viel in Planung: „Zum Beispiel ist die thermische Überwachung von Reaktoren denkbar, um Anomalien in Temperaturtrends zu erkennen“, so die Marketingleitung. Eins lässt sich festhalten: Ganz gleich, ob für Lkw, Schienenfahrzeuge oder Schiffsbeladungen – überall dort, wo kritische oder gefährliche Prozessanwendungen stattfinden, kann die intelligente Prozessüberwachung und -steuerung in Zukunft einen enormen Beitrag zur Personen-, Umwelt und Anlagensicherheit beitragen.

Hier zum Video:

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