Südwestdeutsche Salzwerke AG, Heilbronn/Germany - Fachartikel: Innovative Prozessleittechnik für die neue Steinsalz-Aufbereitungsanlage

Bei der Aufbereitung von Steinsalzen ist starke Technik gefragt. Grosse Bandanlagen, Trogkettenförderer, Siebe und Prallmühlen - in 2 riesigen Abbaukammern wirken eine ganze Reihe von Systemen an der Aufbereitung von Salz mit. Transparenz und Timing der Prozesse - sprich: durchgängige Automatisierung - kann hier die Effizienz erheblich steigern. Die Südwestdeutsche Salzwerke AG in Heilbronn ist damit gut gefahren: 230 Meter unter der Erde hat man eine neue Steinsalzaufbereitungsanlage komplett mit neuester Prozessleittechnik ausgerüstet - konzipiert und verantwortet vom Systemspezialisten ProLeiT.

Die Südwestdeutsche Salzwerke AG (SWS AG), mit 530 Mitarbeitern Kern-Unternehmen des Konzerns SWS, hat im Steinsalz-Abbau Tradition und Erfahrung wie kaum ein anderer in Deutschland. Schon seit 1885 wird am Standort Heilbronn (Baden-Württemberg) Steinsalz im großen Stil gefördert. Pro Jahr rund 2,5 Mio. Tonnen "Feinsalz" kommen heute aus den Schächten "Heilbronn" und "Franken" zu Tage, eine der größten Förderleistungen im Land. Neben Auftausalz für den Wintereinsatz auf Straßen sowie diversen Gewerbesalzen macht Industriesalz dabei mit 1,4 Mio. t jährlich den Löwenanteil aus. Gefragt ist es vor allem in der chemischen Industrie, wo es z.B. in der Soda-, PVC- oder Seife-Herstellung unerlässlich ist.

Ein Hauptkriterium für die weitere Verwendung der Salze ist die Korngröße: für Industriesalz sind 5-12 mm Durchmesser die Norm, für Auftausalze 1-5 mm. Deshalb spielen bei der Salzaufbereitung unter Tage Prallmühlen zur Mahlung sowie mehrfach gestaffelte Siebstraßen für das Aussieben in drei definierte Korngrößen eine zentrale Rolle. Und weltweit etwas Besonderes: Diese Aufbereitungsprozesse laufen in Heilbronn zum großen Teil bereits tief unten, auf demselben Level wie der Salz-Abbau: 230 Meter in der Tiefe, in 2 gigantischen Abbaukammern, die bis zu 15 m hoch, 15 m breit und 200 m lang sind. Nach Einschnitten im Salzstock mittels einer mobilen Schrämmaschine erfolgt der Förderstrecken-Vortrieb durch Sprengarbeit. Große Bohrwagen schaffen bis zu 7 m tiefe Sprenglöcher, eine Sprengung löst bis zu 1.000 t Salz aus dem Flöz. Neben Klima-, Alarm- und Fahrstuhlanlagen sind unter Tage zudem Transportbänder und -Fahrzeuge im Einsatz. Bei SWS wollte man nun eine Alt-Anlage durch eine völlig neue Aufbereitungsanlage ersetzen - mit all den Chancen, die die moderne Automatisierungstechnik bietet.

Partner für tief greifende Integration

Anfang 2001 fand SWS für dieses Vorhaben einen Partner, dessen Konzept und Know-how schnell überzeugten: ProLeiT, das Systemhaus für Automatisierungssoftware und -Engineering in Herzogenaurach, nahe dem Hightech-Standort Erlangen und keine 80 Autobahnminuten von Heilbronn. Ausschlaggebend für SWS war dabei die spezielle Kompetenz von ProLeiT in puncto tief greifender Systemintegration. Seit 17 Jahren schon bietet ProLeiT Automatisierungslösungen nach Maß, quer durch alle Branchen. Weitere Referenz: Mit der Software-Familie Plant iT hat ProLeiT einen leistungsstarken, modularen System-Baukasten entwickelt, der in der Prozessleittechnik alles abdeckt - von Bedienen, Beobachten und Datenerfassung bis hin zu Waagensteuerung oder Materialwirtschaft.
Und man wusste bei SWS natürlich auch, dass sich gerade die durchdachte Modularität von ProLeiT Plant iT vielerorts ausgezahlt hat. Nach dem Motto: So viel Automatisierung, wie heute nötig und zugleich die Basis schaffen für morgen. Schließlich macht dies eine Investition ebenso günstig wie zukunftssicher.

Transparenz und Effizienz

Im Salzbergwerk von Heilbronn konnten die ProLeiT-Spezialisten damit erstmals auch unter Tage beweisen, wie tragfähig und flexibel ihre Systemarchitektur ist - als Generalunternehmer für die gesamte E-Technik. Gefordert von SWS war die vollständige Prozessintegration der neuen Salz-Aufbereitungsanlage mit allem, was an Technik dazu gehört: Frequenzumrichtergesteuerte Prallmühlen und Trogkettenförderer, Transportbänder mit einem breiten Leistungsspektrum, variabel steuerbaren Siebstraßen, profibusgekoppelte Bandwaagen. Darüber hinaus sollten vorhandene Insellösungen für Sicherheits- und Betriebskomponenten wie die Gaswarnanlage und der Hauptgrubenlüfter in das Prozessleitsystem mit eingebunden werden.

Als Ziel klar vorgegeben war zunächst ein Optimum an Transparenz, entlang der gesamten Anlage. Denn im Falle einer Betriebsstörung war die Analyse und Behebung des Fehlers bis dato in der Regel zeitraubend und aufwendig: Trotz weiter Wege existierte keine Zentrale für umfassende Beobachtung und direkten Zugriff. Im Grunde sollten somit also Zeit-, Kosten- und Sicherheitsrisiken minimiert und die Verfügbarkeit der Anlage insgesamt maximiert werden - für das generelle Ziel: mehr Wirtschaftlichkeit.

Tragfähige Systemarchitektur

Zur Lösung dieser Aufgabe setzte ProLeiT auf eine modular konzipierte Client-Server-Plattform, die sich als ebenso belastbar wie variabel erwiesen hat. Angekoppelt an einen Server sind im untertägigen Bereich heute vier Workstations und eine zentrale Engineeringstation. Als Basis des Systems fungiert auf der Automatisierungsebene eine Siemens SIMATIC S7-400 (mit CPU 416-2) sowie das komponentenorientierte ProLeiT-Prozessleitsystem Plant iT (Version 5.40). In der Feldebene arbeiten - alle weiträumig und durchgängig via Profibus-DP vernetzt - 20 ET-200M-Stationen, 14 SIMOVERT-Frequenzumrichter sowie 8 Bandwaagen vom Typ Schenck-Disocont.
Das ProLeiT-Prozessleitsystem unterstützte die Systemintegration von Anfang an, vom Parametrieren der Komponenten bis hin zum Bedienen und Beobachten des laufenden Betriebs - selbsterklärende Prozessbilder schaffen heute rund um die Uhr klare Verhältnisse. Bereits mit integriert ist auch das ProLeiT-Tool Acquis iT. Es erfasst und archiviert fortlaufend die Prozess-, Maschinen- und Betriebsdaten. Somit kann eine Fehlersuche jetzt in jedem Fall zielsicher erfolgen. Denn gleich ob Bandlaufzeiten, Fördermengen, Betriebsstunden oder sonstige Messwerte - alle relevanten Daten sind zentral beobachtbar und mit vielfältigem Komfort auswertbar.

Eine Klasse für sich

Ein weiteres Ziel bei SWS war es, die Neu-Anlage so zu planen, dass sie komplett via PC zu parametrieren ist - vom Start weg und für jede künftige Anpassung. Hierbei hat sich eine Spezialentwicklung aus dem Hause ProLeiT besonders bewährt: das objektorientierte ProLeiT-Klassenkonzept. Es verwendet seitens der Applikationssoftware eine Fülle bereits vordefinierter technologische Klassen, um häufig wiederkehrende, gleichgeartete Automatisierungsaufgaben zu standardisieren und routinemäßig abzuarbeiten.
Der Vorteil: Branchentypische Steuerungsaufgaben sind leicht spezifizier- und visualisierbar. Mit Hilfe dieses Tools konnte bei SWS die gesamte SW-Funktionalität der neuen Anlage lückenlos abgebildet werden. Selbstverständlich waren dabei für bestimmte Prozesse auch eigene Klassen zu entwickeln, u.a. für die Anbindung der Bandwaagen und Frequenzumrichter via Profibus-DP. Das Engineering lief bei SWS damit im Ganzen schnell und sicher. Und das große Plus für die Zukunft: Das Bedienpersonal bei SWS kann Änderungen und Erweiterungen der Anlage später auch selbst übernehmen - ohne spezielle S7-Kenntnisse. Dies war für die Salzwerke auch ein Hauptargument dafür, auf den Einsatz von WinCC für zusätzliche Steuerung und Visualisierung zu verzichten. Eine Entscheidung für mehr System-Unabhängigkeit und Selbstständigkeit auf Basis der ProLeiT-Klassen.

Alles im Rahmen

Seit Mitte 2002 ist die neue Salzaufbereitungsanlage bei SWS voll in Betrieb. Über vier Monate hinweg erfolgte zuvor die sukzessive Umstellung weg von der Alt-Anlage. Für das exakte Timing des Generalunternehmers ProLeiT spricht auch, dass die Inbetriebnahme trotz teilweise noch parallel laufender E-Verkabelungsarbeiten reibungslos vonstatten ging. Heute kann man bei SWS also die Vorzüge der Systemintegration in vollem Umfang nutzen.
Zum Beispiel mit der fehlersicheren und damit hoch effizienten Prallmühlensteuerung via Profibus-DP, die exakte Rezeptdaten für die Mühle "just in time" liefert. Oder mit der Bündelung der Funktionen in einigen wenigen Bedienelementen unter Tage. Oder mit der zuverlässigen Integration von Zusatzsystemen wie dem Hauptgrubenlüfter und der Gaswarnanlage. Heiner Kraus, Projektverantwortlicher bei SWS, bilanziert: "Heute ist alles viel übersichtlicher als früher und damit auch viel effizienter. Für unsere Leute unter Tage und als auch im Büro." Deshalb will man bei SWS diese neue Linie gemeinsam mit ProLeiT auch weiterhin verfolgen. So ist die künftige Integration noch vorhandener Insellösungen bereits in Planung. Dazu zählt als ein Großprojekt auch die Einbindung der Bandanlage für den "Bergeversatz", welche die nicht brauchbaren Salzanteile wieder in dafür vorgesehene Kammern innerhalb des Bergwerks transportiert.