Fernwirk-Interface Sprechen eine gemeinsame Sprache: Steuerungsebene und Fernwirkebene

Redakteur: Reinhard Kluger

Für die Wasser- und Abwasserwirtschaft bietet Schneider Electric eine breite Palette von Lösungspaketen an. Ein innovatives Lösungspaket verbindet zwei Ebenen der Automation passgenau: die übergeordnete Steuerungsebene und die lokale Fernwirktechnik. Dabei setzt das Automatisierungssystem auf offene Internetstandards.

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Obwohl es auf den ersten Blick aussieht, als sei es wie immer. Bei Klärwerken haben sich die Prozesse deutlich verändert, die Aufgaben werden stets anspruchsvoller. So müssen die Betreiber immer kleinere Mengen von immer mehr Stoffen aus dem Wasser entfernen. Die Folge: höhere Anforderungen an die Prozesstechnik und optimales Einbinden von Fernwirktechnik. Letzteres ist von besonderer Bedeutung, weil Kläranlagen weit verzweigt angelegt sind, zahlreiche Messstellen haben und die dann noch weit voneinander entfernt liegen.

Eine breite Palette von Lösungspaketen für die Wasser- und Abwasserwirtschaft bietet Schneider Electric an, mit denen sich Anwendungen in der Wasseraufbereitung einfach und effizient realisieren lassen. Das Angebot umfasst Lösungspakete für alle Anwendungsfälle:

  • Trinkwasseraufbereitung und -verteilung von 2000 bis zu mehr als 500 000 m³ am Tag,
  • Kläranlagen für Orte mit 5000 bis zu 1 Million und mehr Einwohnern,
  • dezentrale Stationen wie Pumpstationen oder Reservoirs sowie
  • standortübergreifendes Management von Wasseraufbereitungsanlagen und dezentralen Stationen.

Mit diesen Lösungspaketen lassen sich auch höchste Ansprüche erfüllen. Hohe Verfügbarkeit kann durch redundant aufgebaute Systeme sichergestellt werden. Die verwendeten Steuerungen lassen sich einfach als Hot-Standby-Systeme einsetzen, die Kommunikation auf Basis von Ethernet kann doppelt redundant ausgeführt werden und auch der auf der Feldebene verwendete Profibus fügt sich nahtlos in das redundante System ein.

Neben zahlreichen anderen Bestandteilen des Lösungsangebots rundet eine intelligente Komponente dieses Angebot ab: W@de heißt es und ist ein intelligentes Gerät für Kommunikation und Datenakquisition. Es bietet IEC-basierte Fernwirkkommunikation nach IEC 870-5-101 (seriell) und IEC 870-5-104 (auf Basis von Ethernet). So lässt sich in der Fernwirktechnik gängige IEC-Kommunikation mit modernster Web- und IP-Kommunikation zu einer offenen und durchgängigen Kommunikationsarchitektur kombinieren. Alle möglichen Medien werden unterstützt: Wahl- und Standleitungsmodems, GSM/GPRS, Funkmodems und ADSL.

Unterschiedliche Geräte, gemeinsame Sprache

Durch die Integration weitläufig verteilter Systeme lassen sich mit W@de auf der Betriebsebene erhebliche Kosten einsparen. Von der direkten Steuerung der Vor-Ort-Installationen über die kontinuierliche Überwachung der Betriebskennwerte bis hin zu aktuellen Meldungen über Störungen und Instandhaltungszyklen sorgt W@de immer für einen durchgängigen Informationsfluss und transparenten Zugriff.

Wichtigste Funktion dieser innovativen Infrastrukturmodule ist die Herstellung einer gemeinsamen Sprache zwischen unterschiedlichen Geräten sowohl auf der Steuerungsebene als auch auf der Fernwirkebene. Die W@de-Module sind hierfür mit einem intelligenten Konverter ausgestattet, der zwischen dem lokalen IEC-870/DNP3-Protokoll und den SPS-Protokollen Modbus seriell oder Ethernet-Modbus/TCP vermittelt. Somit lassen sich nahezu alle Standardsteuerungen auf Modbus-Basis im Rahmen von Fernwirklösungen verwenden.

Die zweite wesentliche Funktion der W@de-Geräte ist die Datenzwischenspeicherung von Befehlen und Informationen aus dem angeschlossenen Steuerungs- und Fernwirknetz. So kann das System bis 50.000 Werte einschließlich Zeitstempel speichern. Abhängig von der aktuellen Anwendung lässt sich das Übertragungsverhalten damit gezielt optimieren oder, falls es dazu kommen sollte, bei Verbindungsunterbrechungen ohne Datenverlust überbrücken. Darauf aufbauend übernehmen die Geräte auch das Umsetzen der Medien für Datenfernübertragung. Je nach Modulversion gibt es hier ein oder zwei integrierte Modems zum Anbinden von Geräten via Standleitung, Wählverbindung (analog/ISDN), GSM- oder Funknetz.

Zentrales Tool fürs Engineering

Und weil W@de auch das Konzept von Schneider Electric Transparent Ready nutzt, sorgt es für mehr Durchblick dank der Internettechnik: Alle Funktionen zum Modulmanagement und der jeweils zwischengespeicherten Daten laufen webbasiert ab, d.h., sie stehen direkt über einen Webbrowser oder gebündelt über entsprechende Webportale zur Verfügung. Das Lösungspaket besteht aus den beiden Fernwirkmodulen W315 und W320, wobei das letztere Modell zusätzlich ein zweites Modem sowie 14 digitale und sechs analoge E/As integriert. Als Ergänzung zu beiden gibt es auch die Version W305 – ein reines Modemmodul.

So wichtig die Fernwirktechnik auch für die Wasseraufbereitung ist, Bestandteil des Lösungsangebots sind selbstverständlich die gesamte Hardware sowie die Engineering-Werkzeuge und Laufzeitlizenzen für die Visualisierung. Der Anwender bekommt so alle Komponenten aus einer Hand: ein zentrales Engineering-Tool, mit dem sich die Applikation generieren lässt, den sog. Unity Application Generator. Das Generieren der Applikation ersetzt die fehlerträchtige Programmierung. Eine vollständige Bibliothek getesteter und speziell für die Wasser- und Abwasserwirtschaft entwickelter SPS- und Grafikobjekte bildet die Basis zum Generieren der Applikation. Um die Daten zu visualisieren, zu akquirieren und zu managen, kommt das Schneider-eigene SCADA-System Vijeo Citect zum Einsatz.

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Zum Steuern und Regeln nutzt man die SPS Modicon M340 sowie Modicon Quantum – letztere wahlweise auch in Hot-Standby-Version. Komplettiert wird das Angebot durch die Frequenzumrichter ATV 61 zum Ansteuern von Motoren. Dieser Umrichter, den es mit einer Optionskarte für das Energie sparende lastabhängige Management von Pumpengruppen gibt, verfügt über verschiedene Applikationsfunktionen, wie beispielsweise Trockenlauferkennung und Drucküberwachung. Für ungeregelte Anwendungen gibt es Sanftanlasser Altistart 48 oder integrierte Motorabgänge TeSys U sowie das Motormanagementsystem TeSys T. Der Nutzen für den Anwender: Engineering-Phase, Test und Inbetriebnahme lassen sich wesentlich schneller ausführen, sodass der Anwender schnell zu funktionsfähigen Applikationen kommt.

SCADA: Sechs Funktionen, die weiterhelfen

Bei SCADA-Systemen in der Industrie kommt es auf die Produktivität und Kontinuität des Systems an sowie auf die Flexibilität der Architektur sowie die Sicherheit des Visualisierungs- und Datenmanagementsystems. Die intelligente SCADA-Software Vijeo Citect von Schneider Electric ist für Automatisierungssysteme optimiert. Applikationen, die mit dem Programm Monitor Pro entwickelt worden sind, lassen sich zu Vijeo Citect portieren und weiterentwickeln. Für den Anwender heißt das: Bereits getätigte Investitionen sind damit gesichert. Neben zahlreichen anderen Funktionen sind folgende sechs besonders benutzerfreundlich:

  • die anspruchsvolle grafische Prozessvisualisierung,
  • ein hoch entwickeltes Alarmmanagement,
  • die Trendanalyse auf Basis historischer und Echtzeitdaten,
  • die integrierte Berichtsfunktion,
  • die statistische Prozesssteuerung sowie
  • die integrierten Programmiersprachen CitectVBA und Cicode.

Wie leistungsstark diese Software ist, verdeutlicht das Beispiel: In einer australischen Bergbauanlage wird mit der Software bei 440 000 E/As, 60.000 Trends und 20.000 Alarmen eine Bildwiederholrate von 1,5 s erzielt. Das Überwachen aller Parameter in Echtzeit ist daher problemlos möglich. Besonders nützlich: Dank der dynamischen Datenoptimierung gelangen Daten in weniger als 1 s zu jeder beliebigen Stelle eines Netzwerkes.

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