Quimikao nutzt Prozessautomatisierungs- und Virtualisierungstechnik

Quimikao nutzt Prozessautomatisierungstechnik

Herausforderung

  • Bau einer Greenfield-Anlage in Mexiko, um den wachsenden Produktionsanforderungen nachzukommen
  • Design der neuen Anlage soll einem Chemiewerk in Japan nachempfunden werden; Anbieter des Steuerungssystems soll zur Umgehung von Sprach- und Zeitbarrieren aber in Nordamerika ansässig sein

Lösungen

Ergebnisse

  • Verstärkte redundante Steuerung und mehr Transparenz bei der Verarbeitung
  • Steigerung der Produktionseffizienz, Produktqualität und Konsistenz

PlantPAx-Systemarchitektur bietet Steuerungsfunktionen, Transparenz und mehr Sicherheit für Industriesysteme

Hintergrund

Das japanische Chemieunternehmen Kao hat sich Ende des 19. Jahrhunderts einen Namen als erste Seifenfabrik des Landes gemacht. Mit seiner Marke „Kao Sekken“ brach das Unternehmen die Dominanz von Importprodukten und konnte sich schließlich auf dem heimischen Verbrauchermarkt etablieren.

Aufgrund dieses Erfolgs wurde das Portfolio bald um Wasch- und Körperpflegeprodukte ergänzt, darunter Feuchtigkeitscremes und Shampoos, Öle und Reinigungsmittel.

Nach seiner Expansion in ausländische Märkte gehört Kao heute mit weltweit 33 000 Mitarbeitern und einem Jahresumsatz von über 11 Mrd. USD zu den führenden Chemieunternehmen.

Zu den weltweiten Niederlassungen zählt auch das Werk Quimikao, das vor gut 35 Jahren in der Nähe der mexikanischen Stadt Guadalajara eröffnet wurde.

Quimikao bedient den nord- und südamerikanischen, den asiatischen sowie den australischen Markt.

Das Unternehmen stellt in erster Linie Fettsäurederivate zur Verwendung als kationische Tenside her, die in zahlreichen Produkten zum Einsatz kommen: Weichspüler und Duftstoffzubereitungen, Asphalt-Emulgatoren und Korrosionsschutzmittel für Erdöl.

Zur Deckung der wachsenden Nachfrage nach Nitril – einem chemischen Grundstoff, der unter anderem in Flüssigwaschmitteln und Weichspülern verarbeitet wird – hat Quimikao kürzlich den Bau einer neuen Anlage beschlossen.

Anstatt das Werk von Grund auf neu zu errichten, entschied sich Quimikao, eine bestehende japanische Kao-Anlage zu kopieren, dabei aber für die Prozessautomatisierungstechnik und den technischen Support auf lokale Anbieter zurückzugreifen.

Herausforderung

Für die neue mexikanische Anlage war ein Prozessleitsystem für die folgenden drei wichtigsten Verarbeitungsbereiche der Nitrilproduktion erforderlich: Reaktionssystem, Destillationssystem mit ergänzenden Services (z. B. Gewinnung von Fettsäuren) und Dampferzeuger.

In der Anlage befindet sich ein explosionsgefährdeter Bereich der Ex-Zone 2 (Klasse I Division 2 in den USA), der einen gesicherten Zugang und einen umfassenden Einblick in alle Prozesse erforderte.

Das japanische Werk sollte als Basis für den Neubau in Mexiko dienen, allerdings war eine Eins-zu-eins-Kopie keine Option.

Denn das dort verwendete Steuerungssystem stammte von einem einheimischen Lösungsanbieter, der nicht auf dem mexikanischen Markt vertreten war. Stattdessen wurde das Unternehmen ORDI, ein in Mexiko ansässiger Systemintegrator, mit dem Design und der Installation des Automatisierungssteuerungssystems beauftragt. Der Projektzeitraum sollte sechs Monate betragen.

Mit dem virtualisierten PlantPAx-System können die Bediener sämtliche Prozesse der Nitrilproduktion von ihren Workstations aus steuern und sie haben zudem erweiterte Überwachungs- und Diagnosemöglichkeiten.

„Als Erstes haben wir uns im japanischen Ursprungswerk mit einem Ingenieur getroffen und das Systemdesign der neuen Anlage durchgesprochen”, so Salvador Alejandro Rivas Rojas, Projektmanager bei ORDI.

„Wir mussten uns überlegen, wie wir die Anforderungen unter Einhaltung des Projektzeitplans am besten erfüllen. Die Ausrüstung aus Japan anliefern zu lassen, konnten wir uns zeitlich nicht leisten. Außerdem sollte der Support in der Landessprache erhältlich sein.”

Das auf Automatisierungslösungen für die Chemiebranche spezialisierte Unternehmen ORDI entschied, den Auftrag an einen nordamerikanischen Ausrüstungs- und Lösungsanbieter zu vergeben. Dieser würde das Design, die Installation und die Inbetriebnahme der neuen Anlage beschleunigen und ein intuitives und flexibles System bereitstellen.

Auch sprachliche Barrieren zwischen Mexiko und Japan wären dann kein Thema.

Lösung

ORDI entschied sich für die Implementierung eines virtualisierten PlantPAx®-Prozessautomatisierungssystems von Rockwell Automation. PlantPAx kombiniert Prozess- mit diskreter Steuerung und ermöglicht die redundante Steuerung sämtlicher Phasen der Nitrilproduktion.

Dank der umfassenden Diagnosefunktionen können die Bediener alle Produktionsaspekte durchgängig überwachen. Das System verbindet über eigensichere Barrieren Feldgeräte mit den Ein- und Ausgängen der Module und erfüllt die Anforderungen für explosionsgefährdete Bereiche der Ex-Zone 2 (Klasse I Division 2 in den USA).

Aufgrund der vielen Vorteile, die eine virtuelle Infrastruktur gegenüber einer herkömmlichen physischen bietet, entschied man sich für die VMware vSphere®-Plattform in Verbindung mit PlantPAx-Vorlagen für virtuelle Images.

Unter anderem sind virtuelle Maschinen fehlertoleranter und immer verfügbar – das sind unabdingbare Voraussetzungen für Prozesse, in denen gefährliche und explosive Chemikalien zum Einsatz kommen.

Daneben bieten sie eine verbesserte Notfallwiederherstellung, denn Datensicherungen von virtuellen Maschinen sind bei einem Ausfall des physischen Computers direkt verfügbar.

Das PlantPAx-System kombiniert Prozess- mit diskreter Steuerung und ermöglicht die redundante Steuerung sämtlicher Phasen der Nitrilproduktion.

ORDI und Rockwell Automation haben lokale Niederlassungen in Mexiko und konnten so während der gesamten Projektlaufzeit eng zusammenarbeiten.

Neben der Validierung der Architekturentwürfe für die Software und das EtherNet/IP-Netzwerk von ORDI begleitete Rockwell Automation die Entwicklungsphase mit Vor-Ort-Support.

Ergebnisse

Seit der Implementierung des virtuellen PlantPAx-Systems produziert das neue Quimikao-Werk effizienter sowie mit höherer Qualität und mehr Konsistenz.

Der Jahresausstoß der neuen Produktionsstätte liegt bei 7 300 Tonnen Nitril. Im Vergleich dazu schaffte die alte Anlage nur 4 000 Tonnen.

Mit PlantPAx können die Bediener sämtliche Prozesse der Nitrilproduktion von ihren Workstations aus steuern.

Zudem haben sie erweiterte Überwachungs- und Diagnosemöglichkeiten und können zentral auf verschiedene Instrumente zugreifen. Das ermöglicht eine bessere vorbeugende Wartung des Systems und verringert den Reparaturaufwand.

Dank der Prozessobjekt-Bibliothek von Rockwell Automation konnte ORDI die Einhaltung des Projektzeitplans sicherstellen und menschliche Fehler während der Entwicklung weitgehend ausschließen.

„Die Vorlagenbibliothek erwies sich als äußerst bedienerfreundlich. Mit ihr konnten wir die Zeit für das Testen und Debugging auf wenige Tage reduzieren“, so Luis Miguel Garcia Hoo, IT-Entwicklungskoordinator bei ORDI. „Quimikao wünschte für seine Spezialanwendung eine benutzerdefinierte Bibliothek; diese konnten wir schnell und einfach aus den Rockwell Automation-Bibliotheken erstellen.”

Zudem nutzte ORDI PlantPAx-Vorlagen für virtuelle Images und konnte so auch die Entwicklungszeit verkürzen.

Die vorkonfigurierten Vorlagen stellen die Kernsystemelemente zum direkten Einfügen dar.

„Mit den Vorlagen für virtuelle Images konnten wir den Zeitaufwand für die Installation und Einrichtung der HMI-Anwendungen deutlich verringern“, so Hoo weiter.

Die oben genannten Ergebnisse beziehen sich speziell auf die von Quimiakao in Kombination mit weiteren Produkten genutzten Produkte und Services von Rockwell Automation. Die jeweiligen Ergebnisse können sich von Kunde zu Kunde unterscheiden.

PlantPAx sind Marken der Rockwell Automation Inc.EtherNet/IP ist eine Marke von ODVA Inc. VMware vSphere ist eine Marke von Vmware Inc.