Nachdem die Verfahrenstechnische Basisplanung nun so weit abgeschlossen ist, wir also wissen, wie das grundsätzliche Layout der Anlage aussieht und was wir alles brauchen werden, beginnen wir jetzt mit der EMSR-Basisplanung.
EMSR ist die etwas in die Jahre gekommene, aber wie ich finde immer noch griffige Abkürzung für Elektro-, Mess-, Steuer- und Regelungstechnik. Obwohl auch Einrichtungen der MSR-Technik heute in der Regel elektrisch oder elektromechanisch betrieben werden, macht man hier eine Unterscheidung: Elektrotechnik in diesem Sinne umfasst die elektrische Energieversorgung, die Niederspannungsverteilung, elektrische Energieverbraucher wie Motoren, evtl. Heizungen, Licht und Steckdosen. Sie arbeitet mit Spannungen weit oberhalb der höchstzulässigen Berührungsspannung und großen Strömen. In der MSR-Technik sind kleine Spannungen bis 24 V DC (und seltener noch AC) und Ströme im Bereich einiger Milliampere üblich.
Die EMSR-Basisplanung setzt auf der Verfahrenstechnischen Basisplanung auf – so ergibt sich das Mengengerüst für die Feldgeräte, z.B. aus dem R&I-Bild. Als Feld bezeichnet man den späteren Einsatzort in der Anlage. Bei der Planung eines Feldgerätes ist es wichtig, die Umgebungsbedingungen zu kennen. Die Standardgeräte der Hersteller sind schon so ausgelegt, dass sie sowohl sehr heiße Sommer und sehr kalte Winter überstehen, sehr trockenes Wetter und sehr heftige Niederschläge überstehen. Und wenn das nicht reicht, gibt es immer Sonderlösungen: Gehäuse, Beheizung/Kühlung oder Wetterschutz. Laut R&I-Fließbild, das die Verfahrenstechniker erstellt haben, brauche ich für meine Gartenbewässerung eine Pumpe, ein Manometer und acht Magnetventile. Das ist ein guter Ansatz, aber wie wir noch sehen werden, ist es nicht die ganze Wahrheit.
Der genaue Aufbau der Feldgeräte hängt eng mit der Verfahrenstechnischen Basisplanung zusammen. Nennweiten, Druckstufen, Prozessanschlüsse, Messbereiche, etc. müssen mit dem R&I-Fließbild übereinstimmen. Dazu ein Beispiel: Dem R&I-Fließbild kann man entnehmen, dass die Leitungen zu den Magnetventilen aus 3/4″-Messingrohr bestehen. Die Magnetventile müssen folglich auch mit 3/4″-Anschluss ausgeführt sein. Rohrteile kann man auf verschiedene Weise zusammenfügen: Schweißen, Pressen, Flanschen, Muffen, Schrauben. Diese Information geht aus dem R&I-Fließbild oft nicht hervor, sondern wird während der verfahrenstechnischen Basisplanung grundsätzlich geklärt, so dass nur noch Ausnahmen von der Regel extra erwähnt werden müssen. In meinem Fall werden alle Verbindungen geschraubt. Da Rohr zweckmäßigerweise mit Außengewinde versehen wird, müssen die Magnetventile Anschlüsse mit Innengewinde haben. Da ich kein galvanisches Element bauen will, kann ich nur gleiche oder gegenüber Elektrokorrosion unempfindliche Materialien zusammenfügen – in diesem Fall sind das Messing oder Edelstahl. Magnetventile aus Edelstahl sind deutlich teurer. Zusammengefasst macht es also Sinn, Magnetventile aus Messing mit 3/4″-Innengewinde auf Ein- und Ausgangsseite einzusetzen. Was wir jetzt noch klären müssen, ist die Ausführung des Magnetantriebs. Damit kommen wir in ein Gebiet, das zwar Berührungspunkte mit der Verfahrenstechnik hat, aber im Grunde von dieser unabhängig ist, nämlich das Leittechnische Grundkonzept.
Grundsätzlich gibt es immer ganz verschiedene Möglichkeiten, wie man etwas automatisieren kann. Im Kern gleicht sich aber alles: Sensoren, z.B. Thermometer oder Positionssensoren liefern Echtzeitwerte, die von einem Logiksystem eingelesen, nach einem Programm verarbeitet und wieder ausgegeben werden, um damit Aktoren, z.B. Ventile oder Motoren anzusteuern. Erst durch geeignete Ansteuerung erfüllt eine Anlage überhaupt ihren Zweck. Die Gesamtheit aus Sensor, Logiksystem und Aktor nennt man Leittechnik. Das Logiksystem, nach dessen Programm alles gesteuert wird nennt man auch Leitsystem.
Zum Leittechnischen Grundkonzept gehören Fragen wie
Welche Geräte sollen automatisiert werden und wo sollen Handeingriffe möglich oder gar nötig sein?
Wie groß ist der Funktionsumfang?
Soll die Anlage von einem zentralen Leitsystem oder dezentralen Systemen gesteuert werden?
Wie viele analoge und binäre Signale sollen verarbeitet werden und welche Signalarten werden genutzt?
Die erste Frage lässt sich sofort beantworten, wenn wir uns an die Aufgabe, die die Anlage erfüllen soll, also an das Was? erinnern:
Ich will eine automatisierte Bewässerung meines Gartens, bestehend aus einer von Beeten umgebenen Rasenfläche. Die Bewässerung soll zentral gesteuert werden. Der Rasen soll nur von der Rasenkante aus beregnet werden – Regner in der Rasenfläche sind unerwünscht. Außerdem soll die Steuerung die Beregnung automatisch verhindern, wenn eine gewisse Zeit vorher ausreichend Regen gefallen ist und die Bewässerungszeit während besonders heißer Zeiträume verlängern.
Dieser kurze Absatz steckt schon voller Information und sagt dem Planer eine Menge. Das Wichtigste habe ich markiert.
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