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Die chemische Industrie ist geprägt von Großanlagen mit einer Vielzahl unterschiedlicher Systeme sowie hochkomplexen, energie- und ressourcenintensiven Prozessen. Als Rohstofflieferant für zahlreiche Branchen und Hersteller vielfältiger chemischer Erzeugnisse steht sie trotz anhaltenden Wachstums unter starkem Wettbewerbs- und Preisdruck. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an Effizienz, Nachhaltigkeit und Flexibilität.
Eine durchgängige Digitalisierung der Prozesse schafft Transparenz über Betriebszustände, Energieeinsatz und Materialflüsse. Auf dieser Grundlage lassen sich Effizienzpotenziale gezielt erschließen und Kosten entlang der gesamten Wertschöpfungskette reduzieren. Gleichzeitig ermöglicht ein modulare Anlagenbau auf Basis des Module Type Package (MTP) eine flexible, skalierbare Produktion sowie die schnellere Integration und Erweiterung von Prozessmodulen.
Welche Vorteile bietet Beckhoff für Chemie und Petrochemie?
- skalierbare Steuerungsplattform für Neu- und Bestandsanlagen jeder Größe
- modulare Automatisierung auf Basis von MTP für flexible Produktionskonzepte
- hohe Anlagenverfügbarkeit durch Redundanzkonzepte und Predictive Maintenance
- durchgängige Connectivity von der Feldebene bis zur Cloud für zentrale Diagnose
- transparente Erfassung von Energiedaten zur intelligenten Optimierung
Unsere Technologien für Ihre chemische Anlage
Das Steuerungssystem für die Prozessautomatisierung
Mit einem durchgängigen Komponentenbaukasten und einem tiefen, branchenübergreifenden Know-how realisiert Beckhoff offene Automatisierungssysteme auf der Grundlage PC-basierter Steuerungstechnik. Dabei werden alle Steuerungsfunktionen, wie SPS, Visualisierung, Cloud-Anbindung, Explosionsschutz, Sicherheits- und Messtechnik auf einer durchgängigen Plattform integriert. Für chemische Großanlagen bieten wir ganzheitliche Lösungskonzepte zur Kommunikation von Zone 0/20 bis in die Cloud – egal ob es um die Automatisierung von Neuanlagen oder den Retrofit bestehender Systeme geht.
PC-based Control für die Chemie und Petrochemie:
- durchgängige Plattform zur Automatisierung aller Prozesse und Anlagen
- Integration aller Steuerungsfunktionen in einem System
- hohe Interoperabilität dank offener Schnittstellen in Hard- und Software
- Steuerungs- und Kabelredundanz für erhöhte Anlagenverfügbarkeit
- PC-basierte Steuerungstechnik ist weltweit und branchenübergreifend etabliert
Ideal geeignet für die chemische Industrie: der offene Feldbus EtherCAT
Als universell einsetzbarer und offener Highspeed-Feldbus eignet sich EtherCAT für alle Einsatzbereiche, von SPS und Antriebstechnik über Sensorik bis zur Mess- und Sicherheitstechnik. Mit EtherCAT benötigen Sie nur eine einzige Kommunikationstechnologie für Ihre gesamte Anlage und können zudem von der Sicherheit und optimalen Performance der durchgängigen EtherCAT-Architektur profitieren. Die EtherCAT-basierte Steuerung ist außerdem offen hinsichtlich der Integration von 3rd-Party-EtherCAT-Geräten sowie der Einbindung anderer Feldbussysteme. EtherCAT ist klar von IP-Netzwerken getrennt und kann ohne Anpassungen cybersicher und normkonform, z. B. gemäß den CRA-Anforderungen für Security Level 2, eingesetzt werden.
Vorteile von EtherCAT für die Chemie und Petrochemie:
- schnelle Fehlerbeseitigung durch Diagnosefunktionen
- Kabelredundanz für hohe Anlagenverfügbarkeit
- Realisierung flexibler Topologien
- Extended-Distance-Technologie für Kommunikation zwischen verteilten Anlagen
- schlanke Anlagenverkabelung durch Remote-I/O
TwinCAT: die Steuerungsplattform für Chemie und Petrochemie
Mit der Automatisierungssoftware TwinCAT bietet Beckhoff eine zentrale Plattform zur Steuerung chemischer Anlagen. Neben der klassischen Prozessführung im SPS-Programm können auch in C++, MATLAB® und Simulink® geschriebene Algorithmen in Echtzeit ausgeführt werden. Mit der umfassenden Integration spezifischer Prozesstechnik-Protokolle und -Schnittstellen wird der Einsatzbereich von PC-based Control für die Prozessautomatisierung erweitert. Durch die Unterstützung der gängigen Standards, wie NAMUR, HART und FDT/DTM, deckt TwinCAT die Anwendungsbereiche branchenspezifischer Applikationen ab.
TwinCAT-Highlights für die chemische Industrie:
- steuerungsintegrierte Industrie-4.0- und IoT-Anwendungen
- modulare Anlagenautomation mit TwinCAT MTP
- TwinCAT Controller Redundancy für erhöhte Anlagenverfügbarkeit
- umfassende Datenauswertung mit Analytics-Funktionen
- Unterstützung gängiger Standards wie NAMUR, HART und FDT/DTM
Unsere Produkt-Highlights für Ihre chemische Anlage
Anschluss von Ethernet-APL-Feldgeräten ans modulare I/O-System
Die zunehmende Digitalisierung, insbesondere zur Anlagendiagnose und -überwachung, ist in der Chemie und Petrochemie eines der zentralen Themen. Dabei stellen die meist weit verteilten verfahrenstechnischen Anlagen besondere Anforderungen, denen der speziell hierfür entwickelte Standard Ethernet-APL mit 10 MBit/s Übertragungsrate bei bis zu 1.000 m Leitungslänge gerecht wird.
Beckhoff integriert die Ethernet-APL-Technologie in das modulare Klemmenportfolio. Die kompakte ELX6233 kann in Kombination mit weiteren EtherCAT-Klemmen im Schaltschrank montiert werden. Pro ELX6233-Klemme lassen sich zwei Ethernet-APL-Feldgeräte anbinden. Wie alle EtherCAT-Klemmen der ELX-Baureihe ermöglicht die ELX6233 den direkten Anschluss von eigensicheren Feldgeräten aus Zone 0.
TwinCAT für den modularen Anlagenbau
Mit modularer Automation lassen sich chemische Anlagen mit geringem Aufwand flexibel realisieren und anpassen. Die Modularisierung wird durch das Module Type Package (MTP) standardisiert. Mit MTP werden einzelne Module anhand verschiedener Aspekte, wie deren Schnittstellen oder ausführbaren Dienste, beschrieben. Die Informationen über das Modul werden in einer MTP-Datei gespeichert, die in eine überlagerte Steuerung importiert wird. Dies ermöglicht die effiziente Inbetriebnahme und Verknüpfung Module verschiedener Hersteller. Die Integration des MTP-Konzepts in TwinCAT vereinfacht durch automatisch generierten Sourcecode und Bibliotheken für die SPS-Programmierung die richtlinienkonforme Automatisierung eines Anlagenmoduls.
Die Vorteile von TwinCAT MTP:
- automatische Generierung und Export des MTPs
- hoher Individualisierungsgrad zur optimalen Anpassung an bestehende Prozesse
- richtlinienkonforme IEC-61131-Funktionsbaustein-Bibliothek
- nahtlose Integration in TwinCAT Engineering
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Flexible Realisierung von NOA-Konzepten
Mit der NAMUR Open Architecture (NOA) können Betriebsdaten chemischer Anlagen einfach und sicher für Anlagen- und Geräteüberwachung sowie mögliche Optimierungen nutzbar gemacht werden, ohne dabei die bestehenden Automatisierungssysteme zu beeinflussen.
Für das Auslesen der zusätzlichen Daten für das übergeordnete M+O (Monitoring and Optimization) hat Beckhoff ein NOA Edge Device entwickelt. Das Edge Device, bestehend aus einem kompaktem Embedded-PC, EtherCAT-Klemmen mit HART-Funktionalität und einem entsprechenden TwinCAT-Projekt, kann direkt in der Anlage platziert werden.
Je nach Applikation ist in der Feldebene auch die Installation von zusätzlicher Sensorik zur Zustandsüberwachung sinnvoll. Hier kommen z. B. die IP67-geschützen EtherCAT-Box-Module zum Einsatz, die sich direkt im Feld installieren lassen und somit keinen Platz im Schaltschrank benötigen.
Integrierte Steuerungsredundanz erhöht die Anlagenverfügbarkeit
In der chemischen Industrie spielt die Anlagenverfügbarkeit eine entscheidende Rolle. Um sie zu erhöhen, können mithilfe redundanter Architekturen Ausfälle einzelner Steuerungskomponenten abgesichert werden. Für den redundanten Steuerungsbetrieb steht TwinCAT Controller Redundancy zur Verfügung.
Mit der systemintegrierten Softwarelösung lassen sich zwei Standard-Industrie-PCs als redundante Steuerungen betreiben, die beide das gleiche SPS-Programm ausführen. Eine zusätzliche, hoch performante Netzwerkverbindung zwischen beiden Steuerungen sorgt für die erforderliche Datensynchronisation. Zum Einsatz kommt dabei Standard-Ethernet, sodass keine dedizierten Hardware-Komponenten benötigt werden. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass nur einer der beiden Industrie-PCs die Feldbuskomponenten zu einem bestimmten Zeitpunkt anspricht und die Steuerungsprogramme auf beiden Rechnern mit der gleichen Datenbasis ausgeführt werden. Sollte eine Steuerung ausfallen, übernimmt nahtlos die zweite Steuerung, sodass Anlagenstillstand und Datenverlust verhindert werden.
Funktionale Sicherheit für die chemische Industrie
Den steigenden Anforderungen an die Prozessleittechnik begegnen wir mit der durchgängigen Integration der Sicherheitstechnik in das Automatisierungssystem. Kompakt und modular im Aufbau fügt sich TwinSAFE nahtlos in die Steuerungsplattform ein. Die Kommunikation über das integrierte Safety‑Protokoll (Safety over EtherCAT) und die Modularität der sicherheitsgerichteten Steuerung bieten volle Flexibilität bei der Wahl der Topologie.
Die Safety‑I/Os bilden die Schnittstelle zur sicherheitsrelevanten Sensorik und Aktorik. Durch ihre integrierte Logik lässt sich eine vollständige Sicherheitssteuerung mit nur einer einzigen Komponente platzsparend in das EtherCAT‑System einbinden. Die ELX‑Klemmen mit integrierter Safety ermöglichen es, Safety‑Features von TwinSAFE bis in Zone 0 nutzbar zu machen. So steht für jede Anwendung in der Chemie oder Petrochemie ein passendes Modul aus dem breiten Beckhoff I/O‑Portfolio zur Verfügung.
Steuerungskonzept für die Chemie- und Petrochemie
FAQs zum Thema Chemie und Petrochemie
Die Erfassung der nötigen Messwerte kann durch die Installation von sogenannten Remote Terminal Units (RTU) in Kraftwerken, Verteilstellen und Anlagen realisiert werden. Ihre Kernaufgabe besteht darin, sämtliche physikalischen Messgrößen in digitale Kommunikationsnetze einzuspeisen. Dafür müssen die Daten häufig über lange Distanzen übertragen werden. Mit dem Automatisierungsportfolio von Beckhoff lassen sich RTUs für die Erfassung sämtlicher relevanter Messgrößen konfigurieren. Zum Einsatz kommen Embedded-PCs der CX-Serie, die Automatisierungssoftware TwinCAT sowie EtherCAT-Klemmen zur Signalerfassung. Das breite I/O-Spektrum erlaubt die vollständige Integration sämtlicher elektrischer und prozesstechnischer Signale aus dem Feld.
Beckhoff Steuerungstechnik lässt sich über standardisierte Schnittstellen wie OPC UA, Modbus TCP oder PROFINET einfach an ein bestehendes DCS anbinden. TwinCAT kommt auf Industrie-PCs zum Ablauf und stellt Prozessdaten und Steuerfunktionen über diese Protokolle bereit, während die Feldgeräte über EtherCAT-I/Os die Feldgeräte angebunden werden. Edge-Controller können Daten vorverarbeiten, Alarm und Rezeptdaten austauschen und lokale Steueraufgaben übernehmen, ohne das DCS zu ersetzen. Beckhoff Automation liefert hierfür IPCs, TwinCAT, EtherCAT-I/Os und die notwendigen Koppler, um die Integration schnell und zuverlässig umzusetzen
In der chemischen und petrochemischen Industrie steigen die Anforderungen an Anpassungsfähigkeit, Variantenvielfalt und regulatorische Dynamik kontinuierlich. Mit modularer Automation über das Module Type Package (MTP) lassen sich Anlagen mit geringem Aufwand flexibel realisieren und anpassen. Starre Automatisierungssysteme, die jahrelang unverändert betrieben werden, gehören damit der Vergangenheit an. MTP ermöglicht:
- kurze Time-to-Market durch minimiertes Anlagen-Engineering
- kurze Time-to-Repair durch einheitliche Modulschnittstellen
- individuelle Produktion kleiner Chargen durch Wiederverwendbarkeit der Module
- Numbering-Up anstelle von aufwendigem Scale-Up
- einheitliches Look-and-Feel des Visualisierungssystems
Auf Feldebene werden Sensoren und Aktoren deterministisch über den Feldbus, bspw. EtherCAT, angebunden und die hochfrequenten Messdaten per OPC UA oder MQTT sicher an ein Cloud-Systeme übertragen. Auf Edge‑Ebene sammelt, filtert und kontextualisiert ein Industrie-PC die Rohdaten, bevor sie abgesichert an die Cloud übertragen und als Zeitreihen analysiert und visualisiert werden.
Unsere Lösung: PC‑based Control mit EtherCAT I/O kombiniert mit TwinCAT IoT, TwinCAT Analytics und OPC UA/MQTT‑Support für zeitsynchrone Erfassung, Edge‑Vorverarbeitung und nahtlose Cloud‑Integration.
Condition Monitoring erkennt früh Verschleiß und Anomalien und verhindert so ungeplante Stillstände — zum Beispiel bei Verstopfungen in Reaktoren und Kolonnen oder Lager von Rührwerken. So lassen sich Wartungen zustandsbasiert planen (z. B. Lagerwechsel bei erhöhter Vibration oder Reinigung bei steigendem Druckabfall) und die Anlagenlaufzeit verlängern. Beckhoff liefert dafür EtherCAT-I/Os zur Sensoranbindung, Steuerungsplattformen mit TwinCAT Analytics zur lokalen Auswertung sowie OPC UA/TwinCAT IoT für Cloud-Anbindung. Diese Komponenten liefern Alarmierung, Trenddarstellung und automatische Trigger für höhere Verfügbarkeit in der chemischen Industrie.
Weitere Informationen
Informationsmedien
Hier finden Sie unsere Broschüren, Videos und Webinare zur Prozessindustrie.
Digitalisierung für die Prozessindustrie
Zukunftsfähige Anlagenautomatisierung prozesstechnischer Anlagen realisieren mit Ethernet-APL, NOA und MTP.
Module Type Package (MTP)
TwinCAT MTP integriert das Module Type Package-Konzept in das Engineering und ermöglicht die effiziente Entwicklung modularer Anlagen.