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Anlagenmanagement aus der Ferne

Irische Wasseraufbereitungs- und Kläranlagen in Rekordzeit optimiert
Anlagenmanagement aus der Ferne

Ziel der Betreiber einer Wasseraufbereitungsanlage und vier zugehöriger Kläranlagen im Osten von Irland war es, die laufenden Betriebskosten durch Modernisierung zu senken. Dazu wurde die Anlage mit dem passenden Automatisierungskonzept und mit Frequenzumrichtern ausgestattet. Per Fernzugriff lassen sich sämtliche Prozessschritte und -systeme genau nachverfolgen und kontrollieren.

Die Autoren: Detlef Koffke Manager Industry Sector Water, Mitsubishi Electric Europe Klaus Petersen Business Development Manager MAPS Mitsubishi Electric Europe

Die Einhaltung strikter Umweltschutzvorgaben wird von der irischen Umweltbehörde EPA (Environmental Protection Agency) streng kontrolliert. Grundlage ist ein spezielles Berichtswesen, das über die aktuellen Prozessabläufe Auskunft gibt. Um sicherzustellen, dass alle Vorgaben erfüllt werden, müssen die Betreiber immer über die laufenden Prozesse informiert sein. Allerdings sind beide Verfahren – die Wasseraufbereitung und die Klärung – stark dezentralisiert und die bisherige Infrastruktur war nicht auf einen schnellen Informationstransfer ausgelegt. Infolgedessen standen regelmäßige, zeitintensive Besuche der Anlagen auf der Tagesordnung. In Zusammenarbeit mit Mitsubishi Electric sollte nicht nur der Informationstransfer effizienter gestaltet werden, auch der Energieverbrauch der Anlagen sollte reduziert werden.
Mitsubishi Electric implementierte eine Automatisierungslösung, die sich aus der Electric-iQ-Steuerungsplattform, verschiedenen Frequenzumrichtern und GOT-Bedienterminals zusammensetzt. Entwickelt und visualisiert wurde die Lösung mit der Mitsubishi Adroit Process Suite (MAPS), einer integrierten Anwendung zur Dokumentationsverwaltung mit Diagnose- und Wartungstools. Dabei werden die von MAPS archivierten Daten zentral aufbereitet und dem Nutzer über die Adroit Scada Intelligence Suite (ASI) anschaulich zur Verfügung gestellt. Die Kommunikation zwischen den lokalen Pumpstationen und der zentralen Anlage erfolgt über ein GPRS-Netzwerk.
Frequenzumrichter steigern Effizienz
Die Frequenzumrichter sollen nicht nur eine hohe Dynamik und Drehzahlkonstanz liefern, sondern auch wesentlich zu Energieeinsparungen und damit zu gesteigerter Anlageneffizienz beitragen. In dem Beispiel der Wasseraufbereitungs- und Kläranlagen im Osten Irlands übernehmen die Frequenzumrichter vom Typ FR-F740 die Regelung der Hochdruckpumpen. Zu den besonderen Eigenschaften des FR-F740 zählen die sensorlose Vektorregelung (SLV), eine automatische Motordatenerkennung im laufenden Betrieb, eine Soft-PWM zur Geräuschreduktion sowie spezielle Verfahren für eine überproportionale Energieeinsparung in einem Leistungsbereich von 0,75 bis 630 kW.
Reduzierte Engineeringkosten
Mit MAPS lassen sich Engineering-, Inbetriebnahme- und Instandhaltungskosten deutlich senken. Dafür werden drei grundlegende Aufgaben im Anlagenbau miteinander verbunden – die Programmierung der SPS, die Entwicklung der Prozessleitapplikation sowie die Erstellung und Aktualisierung der Dokumentation. Die MAPS-Bibliothek beinhaltet hierfür vorgefertigte Bausteine, sogenannte Templates. Im Fall der Wasser- und Abwasserindustrie beziehen sich die Templates auf Automatisierungsobjekte wie Pumpen, Ventile, Tanks und Durchflussmesser. Ein Template beinhaltet das in der Steuerung abgebildete Verhalten, das Face-plate, also die grafische Darstellung, die Alarme, die Datenarchivierung des betreffenden Objekts, die Tags als Bestandteile des Prozessleitsystems sowie die Liste aller im Programm verwendeten digitalen und analogen Ein- und Ausgänge.
Das Ergebnis ist ein leistungsfähiges SPS-Programm, eine Prozessleitapplikation, in der Alarme, Trends, Datenarchivierung und Faceplates generiert werden sowie eine Liste der verwendeten Ein- und Ausgänge. In Zusammenarbeit mit Adroit Technologies, Partner der E-F@ctory Alliance und Experte für PC-basierte Visualisierungssysteme entstanden für die Anwendung in der irischen Wiederaufbereitungs- und Kläranlage kundenspezifische Templates. Nach erfolgreicher Verifizierung konnte die komplette Inbetriebnahme von vier kleinen bis mittelgroßen Kläranlagen in weniger als einer Woche durchgeführt werden. Mit konventionellen Engineering Tools wäre eine Inbetriebnahme der Anlagen in dieser Rekordzeit wahrscheinlich nicht möglich gewesen.
Sicherer Fernzugriff
Durch moderne Kommunikationslösungen, Konzepte zur Fernsteuerung und ein flexibles Datenmanagement können die Anlagenbetreiber nun jederzeit den Status aller Anlagenteile von zentraler Stelle visualisieren. Alle notwendigen Daten werden automatisch archiviert. Somit entfallen Kosten der lokalen Datenerfassung durch Überprüfung der Anlagenwerte vor Ort. Dabei stellt Windows Security durch Verwaltung der Nutzer und Gruppen den ausschließlichen Zugriff autorisierter Personen sicher. MAPS greift auf diese Benutzerstrukturen zu und verwaltet die Rechte innerhalb der Applikation. Außerdem verwendet MAPS die in Windows Security hinterlegten Nutzerprofile, um Einstellungen innerhalb der Applikation abzurufen und zu sichern. Konfiguriert ein Benutzer beispielsweise einen Trend mit mehreren Kurven zur Laufzeit, speichert MAPS die Konfiguration in dem persönlichen Windows-Nutzerprofil automatisch ab.
Alarmmeldung per SMS
Lokale GOT-Bedienterminals zur Überwachung und manuellen Steuerung der einzelnen Stationen bringen Transparenz in die Funktionsabläufe und ermöglichen einen prozessorientierten Dialog zwischen Bediener und Anlage. Da alle relevanten Informationen unmittelbar zur Verfügung stehen, hat der Mitarbeiter im Servicefall einen vollständigen Überblick über alle Systemprozesse. Neben der einfachen Bedienung und Konfiguration sowie einer besonders kurzen Reaktions- und Bildaufbauzeit verfügen die GOT-Bediengeräte über leistungsstarke Diagnosefunktionen. Das Reportsystem gewährleistet eine schnelle Fehlererkennung und verkürzt somit die Stillstandzeiten.
Alarme werden über das zentralisierte Alarmsystem umgehend in der Zentrale angezeigt. Zudem übermittelt das System innerhalb kürzester Zeit nach Auftreten eines Problems über handelsübliche mobile Endgeräte eine Textnachricht an die Mitarbeiter des Service-Teams, sodass durch deren schnelle Reaktion Ressourcen gespart und Ausfallzeiten verringert werden können. Niveaudaten oder aktuelle Zustände von Pumpen und Sensoren per SMS können auch aktiv angefordert werden. Dieser ortsunabhängige Zugriff erhöht die Flexibilität der Mitarbeiter, wobei der Kauf zusätzlicher Hardware nicht nötig ist.
Informationen im Kontext
Neben der Archivierung der Daten sollten alle anfallenden Informationen in einer möglichst übersichtlichen Form darstellbar sein, damit die Betreiber, wenn nötig, schnell reagieren können. Im Fall der irischen Anlage übernimmt die Adroit Scada Intelligence Suite (ASI) die Datenaufbereitung. In regelmäßigen Abständen wird die Datenbank nach relevanten Informationen durchsucht, die dann in einen bestimmten Kontext wie zum Beispiel eine spezielle Pumpe gebracht werden. Zu dieser Pumpe gehören Angaben zu Ort, Verfügbarkeit, Fördermengen, Energieverbrauch und weitere anwenderspezifische Daten. Einmal konfiguriert, werden diese Informationen periodisch im sogenannten Data Warehouse unter Berücksichtigung des jeweiligen Kontextes abgelegt und können anschließend in einem Report beispielsweise basierend auf Excel schnell und anschaulich dargestellt werden, um etwa die Effizienz der Pumpen durch Vergleich von Fördermenge und Energieverbrauch zu betrachten.
Für die Anlagenbetreiber in Irland war auch wichtig, Informationen für den EPA-Report der irischen Umweltbehörde in einem vorgegebenen Format automatisch und zeiteffizient liefern zu können.
prozesstechnik-online.de/cav0513425
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