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Modular Plant (MOKA)

Basic Information

Name: Modular Plant (MOKA)
Facility: Chair of Process Control Systems Engineering (PCS)
Partner: Technische Universität Dresden (TUD)
Location: BAR/I42

Short Description

The modular continuous plant is a research environment for the demonstration and verification of concepts and strategies which shall simplify the integration of modules into the control system.

Description

Modulare-Konti-Anlage

Die Modulare Konti-Anlage dient als Forschungsumgebung zur Demonstration und Überprüfung von Konzepten und Strategien zur vereinfachten Integration von Modulen sowie Package Units in Leitsysteme. Sie ist damit ein Kernbestandteil zur Erforschung der Fragestellungen im Zusammenhang mit modularen Automation.

Die Anlage besteht aus den eigenständigen und frei verschaltbaren Modulen Reaktor, Filtern, Mischen sowie Abfüllen. Im Rahmen der Wiederinbetriebnahme (2014) wurden alle Module mit einer abgesetzten lokalen Steuerung ausgerüstet. Die Strukturierung der einzelnen Module wurde unter Berücksichtigung der NE148 überarbeitet um den modernen Anforderungen ein modularen Plug and Produce fähigen Anlage zu genügen. Eingesetzt werden aktuell Steuerungen der Firmen Siemens und Wago. Durch ein flexibles Stecksystem für Prozessströme und Hilfsstoffen sowie Energie, kann die Anordnung der Module schnell und flexibel auf sich ändernde Anforderungen der Produktion umgestellt werden. Durch das Plug and Produce Konzept der Professur für Prozessleittechnik werden die Module auch dynamisch im übergeordneten Automatisierungssystem rekonfiguriert.

 

Automatisierungskonzept

Zur dezentralen Automatisierung stellt ein Modul dem übergeordneten Prozessleitsystem seine verfahrenstechnische Funktion als Dienst zur Verfügung. Es nimmt damit die Stellung eines Serviceanbieters ein. Die vom Modul angebotene Dienstleistung kann vom Prozessleitsystem abgerufen werden, welches damit ein Servicenutzer ist. Damit wird sich des in der IT schon lange bekannten und bewährten Paradigmas der Service Orientierten Architektur (SOA) bedient. Die Module verfügen  über eine eigene Intelligenz. Jedes Modul wird dazu mit einer eigenen Steuerung ausgestattet, die dazu dient, die Dienste auszuführen und den Modulstatus ständig zu überwachen. Das Modul ist dadurch intrinsisch sicher. Die Integration mehrerer Module und ihrer Services in eine Gesamtanlage wird als Integrations-Engineering bezeichnet. Die Engineering-Prozesse des Modulherstellers (Modul-Engineering) und Anwenders (Integrations-Engineering) sind voneinander entkoppelt: der Modullieferant projektiert zunächst das Modul und generiert das MTP. Der Anlagenbetreiber nutzt die virtuelle Beschreibung des Moduls im Integrations-Engineering und projektiert die Gesamtanlage.

 

Modul 1: Mischen

  • Aus drei Eduktbehältern können Flüssigkeiten (gefärbtes Wasser) nach den Vorgaben eines Rezeptes in einem Hauptbehälter vermischt werden. Jeder Eduktbehälter ist über ein 2-Wege-Kugelhahn-Ventil mit einer Pumpe verbunden, welche die Flüssigkeiten dosiert. Der Durchfluss durch die Pumpe wird mit einem elektrischen Durchflusssensor erfasst und geregelt. Die gemischte Flüssigkeit kann über eine weitere Pumpe in das nächste Modul oder zurück in die Eduktbehälter gepumpt werden.

Modul 2: Reaktor

  • Das Modul Reaktor besteht aus einem Reaktorbehälter, Rohrleitungen, Pumpen und verschiedenen Ventilen. Um den Füllstand ermitteln zu können, sind kapazitive Näherungsschalter am Behälter angebracht. Zur Notabschaltung bei Überlauf wird ein Schwimmerschalter eingesetzt. Der Reaktorbehälter hat einen Zulauf, um die zu bearbeitende Flüssigkeit in den Behälter zu leiten. Das Fluid kann im Reaktor per Heizelement erwärmt oder über einen Kühlkreislauf abgekühlt werden.

Modul 3: Filter

  • Das Filtermodul besteht aus 2 Behältern und einem Filter. Über Rohrleitungen und verschiedene Ventile sind diese miteinander verbunden. Die Behälter besitzen kapazitive Füllstandsensoren und Schwimmerschalter für eine Notabschaltung bei Überlauf. Der Filter kann automatisch mit Druckluft ausgespült und gereinigt werden, wofür eine eigene  Druckregelstrecke betrieben wird.

Modul 4: Abfüllen

  • Das letzte Modul der Anlage ist das Modul Abfüllen, bei dem eine Pumpe die Flüssigkeit aus einem Eduktbehälter in einen Dosierbehälter überführt. Durch eine Füllstandsregelung wird der Füllstand im Dosierbehälter beim Abfüllen konstant gehalten. Kleine Glasflaschen werden aus dem Dosierbehälter abgefüllt und über Förderbänder transportiert. Ein pneumatischer Vereinzeler sorgt dafür, dass ein leerer Behälter zum Abfüllen bereit steht und nur die befüllten Glasflaschen abtransportiert werden.

Points of Contact

Dr.-Ing. Graube, Markus
Position:
Wissenschaftlicher Mitarbeiter
Email:
Phone:
0351/463-42367
Prof. Leon Urbas/ Mrs. Christin Haupt (Sec.)
Email:
Phone:
+49 351 463-34604
Fax:
+49 351 463-39681

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Last updated at: 28 January 2019 at 11:54:01