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Intelligente Pumpwerkssteuerung

Effizente Steuerung dezentraler Abwasserpumpwerke
Intelligente Pumpwerkssteuerung

Das während des industriellen Produktions- und Verarbeitungsprozesses erzeugte Abwasser muss entweder in öffentliche oder unternehmenseigene Kläranlagen gefördert werden. Damit dies möglichst effizient geschieht, bedarf es einer intelligenten Steuerung der dezentralen Pumpwerke. Phoenix Contact hat dafür eine wirtschaftliche Lösung entwickelt.

Abwasser aus chemischen und petrochemischen Prozessen ist häufig mit hochproblematischen Inhaltsstoffen belastet. Die organischen Inhaltsstoffe lassen sich zwar in biologischen Hochleistungskläranlagen – oft in Kombination mit anderen Verfahren – noch abbauen. Hat das Abwasser jedoch einen sehr hohen Schadstoffgehalt, so empfiehlt sich zumindest die Vorbehandlung in einer unternehmenseigenen Industriekläranlage. Manche Unternehmen reinigen ihr Abwasser auch komplett und leiten es dann direkt in einen Vorfluter ein.

Zum Transport des Abwassers sind in jedem Fall eine Kanalisation und dezentrale Pumpwerke erforderlich, die das Abwasser in ein höhergelegenes Kanalnetz und von dort in die Kläranlage befördern. Die grundlegende Funktion der Pumpwerke ändert sich natürlich nicht. Die zur Verfügung stehenden Ressourcen müssen jedoch aufgrund der sich stetig erhöhenden industriellen Produktion so wirtschaftlich wie möglich genutzt werden.

Die notwendigen Voraussetzungen

Um dieses Ziel umsetzen zu können, sind die Funktionen der intelligenten Pumpensteuerungen optimal auf das Pumpwerk abzustimmen. Dies erfordert wiederum Funktionalitäten wie frei definierbare Ein- und Ausschaltpunkte für die Grund- und Spitzenlast sowie parametrierbare Mindest- und Maximalalarme, damit die im dezentralen Bauwerk installierten Pumpen möglichst effizient angesteuert werden. Neben der Niveausteuerung umfasst die hierfür von Phoenix Contact entwickelte Pumpensteuerung weitere Funktionen für einen wirtschaftlichen Betrieb. Die dynamische Veränderung der Ein- und Ausschaltpunkte verhindert beispielsweise das Verschmutzen innerhalb des Behälters und die Bildung eines Fetttrichters. Die Reinigungsintervalle des Behälters lassen sich also ausdehnen und die Kosten für Personal und Ressourcen senken.

Ein zuverlässiger Betrieb und eine vorbeugende Instandhaltung bedingen darüber hinaus, dass die Motorströme der einzelnen Pumpen durch Stromwandler über analoge 4…20 mA-Eingänge an der Pumpensteuerung gemessen und verarbeitet werden. Sollte der erfasste Wert zu sehr vom Nennstrom abweichen, verschickt die Pumpensteuerung eine Warnung. Der Betreiber ist somit frühzeitig über den Verschleiß informiert und kann den Defekt der Pumpe oder die verstopfte Rohrleitung sofort beheben, bevor eine Störung auftritt. Aufgrund der eingebauten Strommessung für Pumpen und der Einspeisung innerhalb des Schaltschranks erfüllt die Lösung die Anforderungen der DIN ISO 50001 zum Energiemanagement. Über die integrierte Bedienoberfläche lassen sich alle für den Betrieb des Pumpwerks wichtigen Parameter komfortabel ändern. Zudem kann das Bedienpersonal aktuelle Messwerte, Diagramme sowie Alarm- und Zustandsmeldungen einsehen und sich so einen schnellen Überblick über die Anlage verschaffen.

Messwerte sofort weiterleiten

Nicht nur bei der Abwasserentsorgung, sondern auch bei der Wasserversorgung spielen entfernte Bauwerke eine wesentliche Rolle. Als Bestandteil der dezentralen Infrastruktur sowohl der kommunalen als auch der industriellen Entsorger wurden die in den Pumpwerken eingesetzten Relaissteuerungen sukzessive gegen moderne Pumpensteuerungen ausgetauscht. Neben der effizienten Steuerung des Prozesses müssen die aktuellen Messwerte und Alarmmeldungen der dezentralen Bauwerke an eine zentrale Stelle weitergeleitet werden. Ergänzend zu den Niveauregelungen wurden daher in den Außenstationen Fernwirkkomponenten verbaut.

Phoenix Contact hat hier eine Lösung entwickelt, die beide Komponenten in einem Gerät vereint. Über ein eingebautes Modem kann die Pumpensteuerung jetzt individuelle SMS-Meldungen per GSM-Netz eines Mobilfunkanbieters an den Betreiber senden und ihn so über wichtige Vorgänge benachrichtigen. Die SMS umfasst einen individuellen Text als Fehlermeldung sowie den aktuellen Zeitstempel. Derartige Fehlermeldungen durchlaufen eine Meldeschleife. Werden die Nachrichten nicht innerhalb einer frei definierbaren Zeit durch den Empfänger quittiert, wird eine weitere Person informiert. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass relevante Störanzeigen des Bauwerks beim festgelegten Mitarbeiterkreis ankommen und zur Kenntnis genommen werden.

Integration in das Leitsystem

Die Pumpensteuerung kann nicht nur eine SMS verschicken, sie verfügt darüber hinaus über eine Fernwirkschnittstelle, die die Ankopplung an ein beliebiges Leitsystem ermöglicht. Dazu unterstützt sie die Fernwirkprotokolle ODP (Open Data Port) und IEC 60870-5-104. Die beiden Standards erlauben eine sichere Datenübertragung, selbst wenn die Verbindung zwischendurch abbricht. In diesem Fall werden die Messwerte einfach zwischengespeichert und nach der Wiederherstellung der Verbindung an das Leitsystem übermittelt. Damit sorgen die Fernwirkprotokolle für den zuverlässigen Betrieb der dezentralen Bauwerke. Die Meldungen zu den in der Außenstation ablaufenden Prozessen und weitere wesentliche Informationen geben den in der Leitwarte befindlichen Mitarbeitern einen genauen Überblick über die verteilte Infrastruktur.

Neben der einfachen Inbetriebnahme im Feld sollte sich die Pumpensteuerung problemlos in das vorhandene Leitsystem des Betreibers einfügen lassen. Standardisierte Protokolle vereinfachen die Integration bereits. Phoenix Contact stellt für die Pumpenlösung ferner ein vorgefertigtes Objekt zur Verfügung, mit dem die Einbindung in wenigen Schritten durchgeführt werden kann. Zu diesem Zweck importieren die Mitarbeiter die Objekte in die webbasierte Visualisierung atvise der Certec EDV GmbH und ordnen sie mit wenigen Handgriffen den einzelnen im Feld installierten Stationen zu. Über die Kommunikationsschnittstelle werden alle relevanten Daten direkt ausgelesen, ohne dass verschiedene Datenpunkte zu verknüpfen sind. Ergänzend zu den Meldungen generiert die Lösung automatisch sämtliche Alarme und Zustandsinformationen. Auf Basis dieses Konzepts lässt sich ein durchgängiges System vom Feld bis in die Leitwarte umsetzen, das die Effizienz der Anwendung von der Inbetriebnahme bis zum eigentlichen Betrieb erhöht.

Bedarfsgerecht arbeiten

Mit moderner Technik können Pumpen bedarfsgerecht arbeiten und die Kosten für den Energieverbrauch reduzieren sich. Die Verwendung von Fernwirkprotokollen in den dezentralen Bauwerken trägt zudem zu einem effizienten Einsatz des Personals bei. Die Mitarbeiter können die Parametrierung und Überwachung der Außenstationen aufgrund der Durchgängigkeit der Kommunikation aus dem zentralen Leitsystem vornehmen und so lange Anfahrten vermeiden.

www.prozesstechnik-online.de

Suchwort: cav0518phoenixcontact

Halle C1, Stand 433


Autor: Joel Stratemann

Industry Management Water, Phoenix Contact Electronics

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