Die Firma Christ AG erstellt Wasseraufbereitungsanlagen für unterschiedlichste Anwendungen. Für das Unternehmen Taiwan Semiconductor Manufacturing Corporation (TSMC) und dessen Werk lieferte Christ eine Anlage mit einem auf GE Fanuc Produkten basierenden Steuerungskonzept.

TSMC produziert als der weltweit größte Hersteller von integrierten Halbleiterprodukten die unterschiedlichsten Mikrochips für seine Kunden in Asien, den USA und Europa. Die Mikrochip-Produktion ist ein komplexer Fertigungsprozess, in dem zwischen den zahlreichen Prozessphasen Reinstwasser von außerordentlicher Reinheit benötigt wird, um die Rückstände aus der jeweils vorangegangenen Phase von den Wafern zu entfernen. Das hierfür verwendete Wasser wird in einer separaten Produktionsanlage gereinigt, in der verschiedene Technologien wie z.B. die Membranfiltration, der Ionenaustausch oder die Bestrahlung mit ultravioletten Licht zur Anwendung kommen. Das Wasser, das in der Produktion schon einmal verwendet wurde, wird entweder aufbereitet und der Anlage wieder zugeführt oder dem engeren Wasserkreislauf entnommen. Da die Mikrochip-Produktion wie im Taiwaner TSMC Werk rund um die Uhr läuft, wird großen Wert auf die Zuverlässigkeit und Sicherheit der Wasseraufbereitungsanlage gelegt. Ein Ausfall bei der Wasseraufbereitung hätte automatisch einen kompletten Produktionsstillstand zur Folge. Deshalb kommt der Steuerung der Anlage eine wesentliche Bedeutung hinsichtlich der Verfügbarkeit zu. Aus diesem Grund entschied sich Christ für das Steuerungskonzept von GE Fanuc.

Weitere Gründe waren:

• Durchgängiges Konzept mit Vorteilen wie geringerem Verdrahtungsaufwand
• Erfahrungen bei redundanten Applikationen
• Zuverlässigkeit der Produkte
• Weltweite Präsenz in Hinblick auf Inbetriebnahme und Service

Das Steuerungskonzept
Die Steuerung bestimmter sensitiver Prozess-Schritte, wie etwa die Demineralisation des Wassers, sind redundant konzipiert. Für diese Prozess-Schritte wurde das von GE Fanuc entwickelte Hot-Standby System in das Steuerungskonzept integriert. Bei dem Hot-Standby System handelt es sich um ein zweifach redundantes Konzept auf der SPS Ebene. Beide SPSen kommunizieren miteinander, wobei beim Ausfall der aktiven SPS automatisch die zweite SPS die Steuerung des Produktionsprozesses übernehmen kann, ohne dass der aktuelle Status verloren geht. Im einzelnen kommen in der Christ Wasseraufbereitungsanlage 8 High-End Steuerungen vom Typ Series 90-70, der GE Fanuc eigene Genius Bus, das dezentrale E/A System Fieldcontrol mit 1800 analogen und digitalen Ein-/Ausgängen, 5 Industrie PCs sowie die Bedien- und Überwachungssoftware CIMPLICITY HMI zum Einsatz.

Durch die Flexibilität der eingesetzten Produkte konnte eine intelligente und ideal auf die Kundenbedürfnisse abgestimmte Netzwerkarchitektur entwickelt werden. Sämtliche Steuerungen wurden so konfiguriert, dass mittels eines Telefonmodems eine Ferndiagnose möglich ist. Die Steuerungen sind mittels des Genius-Bus mit den E/A Blöcken verknüpft. Dieses Prinzip bedingt zum ersten einen niedrigeren Verkabelungsaufwand und zum zweiten einen einfacheren Service bzw. leichtere Modifikation. Die Kommunikation zwischen E/A Blöcken und SPS erfolgt bei Nichtredundanz alle 30ms und bei Redundanz alle 60ms. Die Grafcet (SFC) Programmierung und die Konfiguration der Produkte sowie die Inbetriebnahme wurde durch den Systemintegrator ASSYSA durchgeführt. Vor der Anlageninstallation erfolgte eine Offline-Simulation der kompletten Steuerung bei ASSYSA.

Visualisieren und Bedienen mit CIMPLICITY HMI
Die acht Steuerungen sind über Ethernet TCP/IP mit fünf Industrie PCs verbunden. Jede fünf Sekunden werden die Informationen von mehr als 3000 Datenpunkten ausgelesen und an die Computer weitergegeben. Bei den PCs handelt es sich um Display Stations mit einem 14" TFT Touch Screen und einem Pentium 200 MHz Rechner mit 64 MB. Unter Windows NT läuft die Bedien- und Überwachungs-Software CIMPLICITY HMI. Die objektorientierte Software visualisiert den gesamten Produktionsprozess. Von der Gesamtübersicht über das Anzeigen von Temperatur-, Druck- und Konzentrationswerten einzelner Bereiche bis hin zu Übersichten aller Pumpen/Motoren oder Ventile. Durch das Anklicken eines bestimmten Elements wie z.B. eines Motors, lassen sich dessen Parameter im vorgegebenen Rahmen sehr einfach und schnell verändern. Ivo lossiger von ASSYSA sagt hierzu, "Durch CIMPLICITY ist eine einfache Bedienung, auch in die Parametertiefe möglich. Dies hat uns die Inbetriebnahme erheblich vereinfacht". Auf dem Rechner kann der Bediener seinen Arbeitsschritt überwachen und steuern sowie Informationen über die vor- und nachgelagerten Prozessschritte erhalten. Über das interne Netzwerk erhält ein Supervisor die Daten des gesamten Produktionsprozesses.

Erfahrungen
Seit gut einem Jahr ist die Wasseraufbereitungsanlage im TCMC Werk in Betrieb. In diesem Zeitraum gab es keine Probleme hinsichtlich der Steuerung des Prozesses. Falls es doch einmal zu Störungen kommen sollte, ist eine schnelle Behebung durch Ferndiagnose sowie des lokalen GE Fanuc Serviceteams kein Problem.