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Ventilinsel-Grundlagen: Definition, Aufbau und Vorteile

Bürkert ist bereits seit 1992 zuverlässiger Experte im Bereich Ventilinseln. Doch was ist eine Ventilinsel? Und welche Vorteile bietet sie im Vergleich zur Einzelventilarchitektur? Erfahren Sie in diesem Artikel alles Wissenswerte zum Thema.

Was ist eine Ventilinsel

Als Ventilinsel wird in der Pneumatik ein Verbund mehrerer Einzelventile bezeichnet, die durch eine zentrale Energie- und Luftversorgung zusammengefasst sind und mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) verbunden werden.

Ventilinsel: Aufbau & Funktion

Ventilinseln dienen der Ansteuerung einer bestimmten Anzahl an Ventilen und derer Signalverarbeitung. So können beispielsweise pneumatisch betätigte Aktoren (z.B. Prozessventile) mittels Luftdruck geschaltet werden, welche wiederum Fluide steuern und regeln. Hierbei wird, wie beim Einzelventil auch, ein elektrisches Signal in ein pneumatisches umgewandelt.

Ventilinseln setzen sich in der Regel aus einem Kommunikationsmodul, einem Pneumatikmodul und verschiedenen Anschlüssen zusammen.

Kommunikationsmodul
Pneumatikmodul
Pneumatische Anschlüsse
Status- und Diagnoseanzeige
Rückmeldeeingänge
Rückmeldeeingänge sind digitale Eingänge. Sie verbinden Aktoren mit der Ventilinsel.

Erklärung der Ventilinsel-Elemente anhand von Ventilinsel AirLINE Typ 8652

Module & Anschlüsse 

Einsatzgebiete

Ventilinseln finden sowohl in der Prozess- als auch in der Fabrikautomation Anwendung. So sind sie im Bereich der Prozessautomation aus der Pharma- und Kosmetikbranche oder auch der Nahrungs- & Genussmittelindustrie nicht mehr wegzudenken.

Im Rahmen von Industrie 4.0 werden Ventilinseln immer häufiger als elektropneumatisches Automatisierungssystem in Kombination mit diversen Diagnosefunktionen genutzt. Sie kommen immer dann zum Einsatz, wenn hohe Anforderungen an die Automatisierung und/oder Betriebssicherheit der Gesamtanlage gestellt werden. Dabei kommen die Vorteile dieser „Einheiten“ sowohl bei kompakten Maschinen als auch bei großen Anlagen mit unterschiedlichsten Armaturen zum Tragen.

Valve island with siemens simatic et200 sp

 

Üblicherweise werden Ventilinseln platzsparend im Rahmen von zentralen oder verteilten Automatisierungskonzepten in Schaltschränken montiert. So können beispielsweise Prozessventile und diverse andere Aktoren von einer zentralen Stelle aus angesteuert werden.

Einsatz in explosionsgefährdeten Bereichen

Der Einsatz elektrotechnischer Geräte ist im explosionsgefährdeten Bereich nur eingeschränkt möglich. Beim Schalten der Geräte können Funken entstehen, die zur Zündung von explosiven Luft-Gasgemischen führen können.

Ventilinseln stellen daher eine sinnvolle Lösung dar, um Prozessarmaturen in diesen Bereichen dezentral per Luft anzusteuern. Sie können mit entsprechender Zulassung in ATEX Zone 2 montiert werden. Unsere Ventilinsel Typ 8650 ist sogar für den Betrieb in explosionsgefährdeten Bereichen der Zone 1 nach ATEX zugelassen.

Ventilinseleinsatz im Wasserwerk

In Wasserwerken wird in der Regel jeder Wasseraufbereitungsschritt unabhängig voneinander mittels jeweils eigenen Komponenten und Schaltschränken automatisiert, um eine permanente Verfügbarkeit und Qualitätskontrolle des Trinkwassers gewährleisten zu können.

Valve Islands in Waterworks

Ventilinseln für Produktionsanlagen mit Reinigungsprozessen

Bei Produktionsanlagen, die einen „Clean in Place“-Reinigungsprozess enthalten, gibt es häufig Prozessventilcluster. Für diese Applikationen eignet sich der Einsatz von Ventilinseln besonders, da die Ansteuerung mehrere Prozessventile dadurch besonders effizient gestaltet werden kann.

Maschinen und Anlagen, die auch äußerlich gereinigt werden, erfordern ausreichenden Schutz der elektronischen Komponenten vor aggressiven Medien. In der Regel werden daher die Ventilinseln in Schaltschränken installiert. Zudem sinkt durch die Zentralisierung der Installationsaufwand.

Funktionsintegration auf der Ventilinsel

Mit Hilfe von Bussystemen lassen sich verschiedene elektrische, pneumatische und mechanische Funktionen in einer Ventilinsel integrieren. Diese sogenannte Funktionsintegration macht die Ventilinsel zu einem elektropneumatischen Automatisierungssystem. Dadurch können beispielsweise Ventilschaltungen mit Diagnosefunktionen und Drucksensoren in einem Gerät kombiniert und mit der übergeordneten Steuerung verbunden werden. Je nach Zielanwendung, können so passende Funktionen spezifisch ausgewählt und zusammengefügt werden, was zur Reduzierung von Kosten führt.

Unsere Ventilinseln können darüber hinaus auch direkt mit dezentralen Peripheriesystemen verbunden werden. So lassen sich tiefere Integrationen in die übergeordnete Steuerungs- und Leitsystemebene realisieren.

Valve island installation in a control cabinet

 
Mit dem Bürkert Typ 8647 ist die pneumatische Ventilinsel direkt in die dezentralen Peripheriesysteme SIMATIC ET 200SP & ET 200SP HA von Siemens integriert. Dadurch kann sowohl die Inbetriebnahme erleichtert als auch die Überwachung der Anlage verbessert werden. Die gesamte Prozesskette kann somit von der Funktionsintegration profitieren.  

Vorteile

Im Vergleich zur Automatisierung mittels Einzelventilen bieten Ventilinseln einige Vorteile. Nicht nur Installationsaufwände, sondern auch Kosten können durch ihren Einsatz reduziert werden. So ist beispielsweise nur eine zentrale, pneumatische Druckluftversorgung notwendig, um eine große Anzahl an Ventilfunktionen zu steuern.

Da Ventilinseln die Kommunikation und Automatisierung vieler Ventile in einem Gerät zusammenfassen, ist auch die softwaretechnische Installation und Programmierung einfacher. Ventile müssen beispielsweise nicht einzeln parametriert, sondern können im Verbund konfiguriert werden.

Zur Optimierung des Anlagebetriebes tragen außerdem die umfangreichen Diagnosefunktionen wie bspw. Drahtbruch-, Kurzschlussüberwachung oder Zählung der Schaltspiele bei. Dadurch können Ventile zum optimalen Zeitpunkt gewartet werden und im Fehlerfall ist eine schnelle Identifizierung und Fehlerbeseitigung möglich.

Bürkert – Ihr Experte für Ventilinseln

Seit 1992 sind wir zuverlässiger Experte für Ventilinseln und konnten bereits zahlreiche Geräte mit branchenspezifischen Funktionen im Bereich der Prozessautomatisierung etablieren.
 
Darüber hinaus sind durch die langjährige Zusammenarbeit mit Siemens einige applikationsspezifische Ventilinseln entstanden.

Die neuste Ventilinselgeneration ist mit diversen hilfreichen Zusatzfunktionen ausgestattet. So können zahlreiche Diagnosefunktionen überwacht und sowohl auf dem LC-Display als auch in der SPS angezeigt werden.
 
Erfahren Sie mehr über unsere gängigsten Ventilinseln in unserer Produktübersicht.
 

Bürkert Ventilinseln in der Praxis

Viele unserer Kunden setzen im Zuge der Anlagenautomatisierung auf Bürkert. Hier finden Sie ausgewählte Kundenreferenzen, die einen Einblick in die verschiedenen Projekte und deren Hintergründe geben.

Neue Automatisierungslösung zur Insulinproduktion - ZETA Biopharma GmbH

ZETA

Die ZETA Biopharma GmbH vertraut in ihren Fermentationsanlagen zur Insulinproduktion auf Bürkert. Dort kommen 20 Ventilinseln vom Typ 8647 zum Einsatz. Wie es dazu kam und warum die Wahl letztlich auf Bürkert fiel erfahren sie in unserer Kundenreferenz.
 
Jetzt mehr über das Projekt mit ZETA Biopharma GmbH erfahren.

Anlagenmodernisierung im explosionsgeschützten Umfeld mit Typ 8650 bei der Huntsman Textile Effects GmbH

Huntsman

Der Textilchemie-Konzern Huntsman produziert Ausrüstungschemikalien für diverse Textilien. Erfahren Sie in unserer Kundenreferenz, wie der Platzbedarf im Schaltschrank reduziert und zeitgleich die Betriebssicherheit der Anlage verbessert wurde.
 
 
Informieren Sie sich in unserer Kundenreferenz über das Projekt mit Huntsman Textile Effects GmbH.

F3 Factory Projekt – Bayer Technology Services

Als Lieferant im F3 Factory Projekt haben wir in enger Zusammenarbeit mit Bayer Technology Services ein ganzheitliches Konzept für die Automatisierung von Prozessen mit Ventilinseln und Remote I/O-Systemen entwickelt.
 
 
Erfahren Sie mehr über das Projekt mit Bayer Technology Services in unserer Kundenreferenz.

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