Solvay à Rheinberg, Allemagne
Changement et modernisation des installations de production de soude et de glycérine
Remplacement sans perturbation par la technique INTERFACE-Ex compacte
Les blocs INTERFACE assurent une transmission des signaux sûre et sans perturbation entre les niveaux du terrain et du contrôle. L'optimisation de la régulation des processus dépend en grande partie de la transmission précise et sans risque des valeurs mesurées.
Afin de garantir la sécurité et le fonctionnement dans des installations en atmosphère explosive, nous réalisons des circuits électriques en mode de protection sécurité intrinsèque.
La modernisation des installations chez Solvay à Rheinberg montre à quelles autres exigences la technique INTERFACE moderne est soumise.
Changement et modernisation des installations de production de soude et de glycérine
Le groupe allemand Solvay fait partie de l'entreprise internationale de chimie
pharmaceutique Solvay S.A., dont le siège est basé à Bruxelles et qui a généré, en 2001, un chiffre d'affaires annuel de 8,7 milliards d'euros avec environ 31600 collaborateurs dans 50 pays. Les usines de Solvay à Rheinberg produisent des matières premières chimiques telles que de la soude et de la glycérine ainsi que des plastiques, dont le PVC, des polymères spéciaux et des polyoléfines comme produits principaux.
La stratégie de l'entreprise repose sur une croissance durable, notamment grâce à des investissements importants dans les installations de production. Contribuer essentiellement à l'augmentation de la productivité et à l'optimisation de la qualité des installations industrielles aboutit à une technique de contrôle des process moderne, à efficacité maximisée et propice à la communication.
de production de soude (non Ex) ainsi que celle de glycérine (Ex) ont été totalement rénovés en procédant par étapes de démontage progressives. L'instrumentalisation de terrain existante a été maintenue. Les extensions d'installation s'effectuent avec la même technique par des appareils de terrain analogiques (0/4…20 mA) compatibles HART.
L'installation destinée à la soude compte à elle seule 1500 AI, 600 AO, 1000 DI et 500 DO signaux du système de contrôle à traiter. Dans les deux installations, les signaux de terrain sont acheminés vers l'espace de répartition et d'appareils correspondant par l'intermédiaire d'un câble multiconducteurs à 60 fils. Ils sont ensuite raccordés aux panneaux de brassage dans le terrain de répartiteur. A partir de là, les signaux sont répartis vers les armoires du système de contrôle situées dans le même espace. La structure des installations n'est pas concernée par la modernisation.
L'ancien système de contrôle des deux installations est réalisé sur le modèle de 19 pouces, dans lequel les
cartes E/S sont isolées galvaniquement l'une de l'autre et disposent au choix d'entrées et de sorties à sécurité intrinsèque.
Ce système de contrôle est maintenant remplacé par un système performant de contrôle des process en profilé qui communique avec les niveaux de visualisation et d'archivage ainsi qu'avec d'autres niveaux de conduite, grâce aux systèmes de bus. Les signaux d'une zone de l'installation sont désormais affectés à une armoire du système de contrôle.
Les transformations, au cours desquelles tous les signaux sont transférés un à un vers les nouvelles armoires, s'effectuent en cours de fonctionnement sans immobilisation de l'installation.
Isolation galvanique des signaux analogiques
La transmission sûre et sans perturbation des paramètres d'état convertis en signaux électriques analogiques, tels que la température, la pression, le débit ou la valeur du pH est indispensable à l'optimisation de la régulation des process.
L'isolation galvanique, c'est-à-dire, le découplage des circuits électriques, contribue essentiellement à éliminer les perturbations telles que les retours par la terre et les couplages des inductances ou des capacités, notamment dans des installations très étendues. Dans le cahier des charges de la nouvelle technique de contrôle, les responsables du département spécialisé dans l'automatisation ont donc écrit une isolation galvanique triple des signaux analogiques pour chaque voie.
Le pas n'est pas le seul critère important.
Afin de pouvoir munir toutes les entrées et sorties analogiques d'une isolation galvanique, le pas a été un critère fondamental dans le choix de la technique INTERFACE.
Pour réduire les variétés de types et minimiser les frais de stockage, la technique INTERFACE sélectionnée doit être utilisée aussi bien pour l'installation de production de soude non Ex que pour l'installation consacrée à la glycérine avec environnement à risques d'explosions de la zone 1 dans le processus de production.
En outre, ce niveau d'INTERFACE doit être exécuté avec la technique de carte-mère pour pouvoir la relier aux stations d'E/S par l'intermédiaire de câbles préconfectionnés.
Câblage permanent
La longueur des cartes-mères PI-Ex-MB 16 et PI-MB 16 utilisées ici est de 224 mm, ce qui permet d'installer exactement trois de ces cartes-mères à 16 voies sur chaque profilé au dos des cadres pivotants. D’autres concepts INTERFACE similaires, qui occupent nettement plus de place, 30 %, n’auraient pas fourni cette solution.
La construction des cartes-mères PI offre de nombreux autres avantages à l'utilisateur : la platine support est protégée, intégrée dans une embase montable sur profilé, permettant ainsi un montage simple. Une autre alimentation en tension redondante à découplage par diodes avec contact de signalisation de défaut assure une sécurité supplémentaire. Le câblage permanent, principe de base des interfaces de process, offre d'autres avantages, puisque les bornes pour le câblage de terrain sont situées directement sur la carte-mère.
Les cartes-mères encore vides peuvent être facilement installées par des constructeurs d'armoires électriques externes, le câblage peut ensuite être raccordé directement aux blocs de jonction robustes
des cartes-mères. Les modules sont connectés (immédiatement ou ultérieurement), ils se codent et le contact s'établit alors avec la carte-mère via un mécanisme de verrouillage résistant aux vibrations (contacts plaqués or).
Les adaptations de fonction sont encore aisément réalisables pendant la phase de mise en service, il est facile de prévoir des réserves. Dans cette application, 15 % des emplacements restent vides en prévision d’extensions ultérieures. Toute extension d'installation implique aussi des coûts relatifs au séparateur. Les paramètres Ex étendus au maximum dotent les séparateurs PI d’une compatibilité avec tous les appareils de terrain usuels.
Trois types de modules suffisent à l'adaptation de tous les signaux de terrain analogiques existants dans les deux installations : Le module d'isolation/alimentation de convertisseur de mesure PI-Ex-RPSS pour les transmetteurs à deux conducteurs de différents fabricants, pour le débit, la densité de gaz, la température et la valeur du pH. Le séparateur d'entrée PI-Ex- AIS est utilisé pour les transmetteurs de débit inductifs à alimentation EX-e côté terrain : toutes les vannes de régulation analogiques sont pilotées avec le séparateur de sortie PI-Ex-IDS.
Grâce à une technique de câblage innovante, les séparateurs Ex, de 12,4 mm seulement, se distinguent également par un traitement précis des signaux (écart de linéarité < 0,1 %) et par une faible puissance dissipée (module d'isolation/alimentation : max : 1,3 watts). Les entrées, les sorties et les alimentations sont isolées galvaniquement les unes des autres.
Tous les séparateurs utilisés assurent une transmission bidirectionnelle du protocole HART. Hart est employé dans ce cas pour le paramétrage et le diagnostic des appareils. Les séparateurs PI Ex sont homologués conformément à Atex comme des équipements électriques à sécurité intrinsèque associés pour la zone 0.
Conclusion
Chez Solvay, les Process Interfaces de Phoenix Contact contribuent à augmenter efficacement la productivité des installations grâce une technique moderne de contrôle de process.