Die Herstellung von Medikamenten setzt einen hohen Qualitätsstandard voraus. Dieser gilt auch für die Tanks, in denen die benötigten Medien gelagert sind. Das Unternehmen Boehringer Ingelheim hat am Standort Ingelheim die EMSR-Technik des zentralen Tanklagers modernisiert. Dazu gehören unter anderem I/O Systeme von Pepperl+Fuchs. Diese gewährleisten die Anbindung der Feldgeräte aus dem explosionsgefährdeten Bereich an das Prozess-Leitsystem.
Eine grundlegende Voraussetzung für die gewünschte Wirkung eines Medikamentes ist der richtige Wirkstoff in der angegeben Dosierung und Qualität. Damit diese Bedingungen erfüllt sind, unterliegt die Herstellung von Medikamenten sehr hohen Qualitätsstandards; so auch bei Boehringer Ingelheim.
Schwerpunkte des international agierenden Pharmaunternehmens sind Forschung, Entwicklung und Produktion von Arzneimitteln für die Human- und Tiermedizin. Viele der zur Herstellung von Medikamenten benötigten Medien sind im zentralen Tanklager gelagert. Die Anlage ist aufgeteilt in Verladestationen, in denen die Anlieferung der Medien erfolgt und Entnahmestationen, in denen die Lagerung und Förderung in die Produktionsbetriebe zusammengefasst ist. Boehringer Ingelheim hat am Standort Ingelheim die Steuerung des Tanklagers modernisiert, um eine hohe Anlagenverfügbarkeit mit einem modernen Stand der Technik zu erreichen.
Erhöhte Anforderungen an die Anlagensteuerung
Für die Verbindung zwischen den Feldgeräten der zentralen Medienversorgung und der Steuerungsebene sorgte bis jetzt eine Punkt-zu-Punkt Lösung. Die Signalebene war in Schaltschränken installiert und die Signalkabel wurden in über 80 Feldverteilern in der Anlage gesammelt und an den Schaltraum geführt. Die Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit durch Vermeidung technischer Störungen, ein begrenzter Platz im Schaltraum und eine hohe Modularität zählen zu den erhöhten Anforderungen an die EMSR-Technik bei der Modernisierung des Tanklagers. Die Vermeidung von Ausfallzeiten der Produktion bei der Umstellung der bisherigen auf die neue Technik, stellte durch den erforderlichen Parallelbetrieb eine große Herausforderung dar. Diese Ausfallzeit war auf zwei bis drei Tage pro Medium limitiert, wobei der Umbauzeitpunkt an die Produktionsplanung angepasst werden musste.
Im Einzelnen erfolgte der Austausch des veralteten Leitsystems, der 24V-Versorgung und die Erneuerung der E/A‑Ebene mit dem Anschluss der über 900 Sensoren und Aktoren. Durch eine besondere Topologie im Steuerungskonzept des Tanklagers wurden sonst übliche Änderungen an den Steuerungssystemen der Produktionsbetriebe vermieden. Diese sind bei Einbindung einer zusätzlichen Steuerung üblicherweise an der Datenkopplung erforderlich.
Effiziente Lösung der Signalübertragung
Eine Voraussetzung zur Erreichung der genannten Ziele war die Verlegung der Signalebene vom Schaltraum in das Freigelände des Tanklagers. Die Wahl für das Übertragungssystem fiel dabei auf das FB-Remote‑I/O‑System von Pepperl+Fuchs. Die Schaltschränke des FB-Remote‑I/O‑System wurden entsprechend den Projektanforderungen gestaltet. „Das Design erfüllt die Anforderungen an die Topologie (Segmentierung der Anlagenfunktionen), der Anschaltung von Exe- Magnetventilen und Exi-Feldgeräten innerhalb eines Schrankes und zusätzliche Klemmleisten mit Rangiermöglichkeiten für die Anbindung von Sammel- und Stichkabel. Die über 20 nahezu identisch aufgebauten Schaltschränke reduzieren den Aufwand für Planung, Montage und Systemkonfiguration gegenüber dem bisherigen Installationskonzept erheblich“, erklärt Michael Angelov als Projektverantwortlicher bei Boehringer Ingelheim. Ein weiteres Argument für dieses System ist die mögliche Erhöhung der Verfügbarkeit durch Redundanz von Netzteil und Gateway. Darüber hinaus ist dieses System bereits am Standort Ingelheim eingeführt und dadurch Kenntnisse beim Personal der Instandhaltung vorhanden.
Kundenspezifische Edelstahlgehäuse
Installiert sind die FB-Remote‑I/O‑Systeme in Edelstahlgehäusen in direkter Nähe der Tanktassen und der Verladestation, in der LKW über Entnahmeeinrichtungen abgetankt werden.
Bis zu vier Stationen sind hierbei zu einer Insellösung zusammengefasst, um somit genau definierte Anlagenteile abzudecken. Die Inseln in der Entnahmezone sind entsprechend der Steuerungs-Topologie definierten Tanktassen zugeordnet; eine Profibuslinie ist jeweils an eine Insel gekoppelt. Da die Ausstattung der Tanks mit Sensoren und Aktoren untereinander ähnlich ist, gibt es im Detail nur drei Layouts in der Modulbestückung des FB-Remote‑I/O‑Systems. Dieser Unterschied begrenzt sich durch den Typ der E/A‑Module auf zwei Steckplätze. Das schaffte Synergien für die Planung, Montage und insbesondere der Systemkonfiguration und reduzierte mögliche Fehlerquellen.
Der modulare Aufbau der Einheiten macht das System sehr übersichtlich und wirkt sich dadurch positiv auf die Instandhaltung aus.
Im Tanklager sind insgesamt 23 Stationen auf acht Profibuslinien verteilt, um Druck‑, Temperatur- und Füllstandmessungen sowie die Steuerung von Magnetventilen und auch Stellungsregler von Armaturen aufzunehmen. Ein Profibuskabel abgehend von dem Mastersystem ersetzt dabei die vielen Sammelkabel zum Leitsystem. Dadurch wurden mehr als fünf Kilometer des am Standort typischen 50-adrigen Sammelkabel eingespart.
Die nach Vorgaben von Boehringer Ingelheim gebauten Gehäuse haben den Vorteil, dass neben der mit Modulen bestückten Backplane auch ein Klemmbereich als Verteilerstützpunkt genutzt wird. Dieser wird zur Anschaltung der Überfüllsicherungen und des Trockenlaufschutzes verwendet, da diese Sensorik als Ausnahme auch künftig mit Auswerteelektronik im Schaltraum verbunden ist.
„Somit konnte die bestehende Sensorik erhalten bleiben, ohne zusätzliche Feldverteiler einzusetzen“, erklärt Michael Angelov. „Diese Lösung ist sehr flexibel, wir können beim Ersatz der alten Sensoren des Trockenlaufschutzes künftig auf die Auswerteelektronik im Schaltraum verzichten und den Sensor direkt auf ein Modul verdrahten.“
Fazit
Die Verlegung der Signalebene in die Anlage unter Verwendung des FB-Remote‑I/O‑System in einem auf das Projekt optimal angepasstem Aufbau im Edelstahlgehäuse zeigt deutliche Vorteile im Vergleich zur bisherigen Lösung: Nur ein Feldbuskabel für jede Insel anstelle vieler Verteiler und Sammelkabel, eine hohe Verfügbarkeit durch redundante Netzteile, Exe-Feldanschlüsse für die verbauten Magnetventile sowie die Möglichkeit einer kostensparenden und schnell realisierbaren Erweiterung. Während der Umbauphase konnte durch Parallelbetrieb alter und neuer Technik die Ausfallzeit für jedes Tankmedium auf das erforderliche Maß reduziert werden. Denn beim Medienumschluss war es möglich, durch die eigenständige EMR- und PLT-Struktur die zugehörigen Messstellen selektiv von der alten auf die neue Steuerung zu wechseln.
