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Anpfiff zu einer neuen Ära der Gebäudeautomatisierung

Sportarenen in Großstädten und Metropolregionen haben sich vor allem mit dem Einzug spektakulärer Livekonzerte zu Orten entwickelt, die als multifunktional nutzbare Gebäude mehr können als Fußball und Leichtathletik. Die VELTINS-Arena in Gelsenkirchen ist dafür ein typisches Beispiel: Bundesligaspielstätte, Schauplatz für Konzerte, Opern und Biathlonwettbewerbe.Die Vielseitigkeit stellt entsprechend hohe Anforderungen an die Gebäudeautomatisierung – sowohl funktional als auch in puncto Verfügbarkeit. In Gelsenkirchen wurde deshalb umfangreich modernisiert und die 15 Jahre alte Zentral-GLT durch einen Netzwerkverbund aus WAGO-Controllern ersetzt. Die Architektur soll Schule machen – als überaus schlanke wie leistungsfähige Industrie-4.0-Lösung.

Anpfiff zur Bundesliga am Samstag, punkt drei Uhr – das war einmal. Heute wird samstags genauso gespielt wie am Sonntag, Dienstag, Freitag – und das von 15:30 bis 20:00 Uhr. Angesichts der medialen Bedeutung der Bundesliga folgt der Sport auf dem Rasen keinen festen Heimspielzeiten mehr. Überhaupt gleichen moderne Stadien vielseitig nutzbaren Veranstaltungszentren. Deshalb lässt sich in Gelsenkirchen der komplette Rasen hydraulisch vor die Tür fahren oder auch das Dach – einem Cabrio gleich – bei Starkregen schließen. 2001 nach dreijähriger Bauzeit eröffnet, war die VELTINS-Arena 2014 mit 2.366.568 Besuchern das meistbesuchte Stadion Deutschlands. „Für uns ist die Betriebssicherheit deshalb auch so wichtig. Wenn samstags die Tore aufgehen und wir das Licht nicht einschalten können, dann hätten wir hier keinen Spielbetrieb“, macht Bernd Funke, Direktor Arena Technik, deutlich. Auch wenn in diesem Fall die Ausfallversicherung einspringen würde, „will diesen Imageschaden keiner in der Zeitung lesen“.

Industrie 4.0 in der Gebäudeautomation

Mit der Entscheidung, die Gebäudeautomatisierung samt Gebäudeleittechnik grundlegend zu modernisieren, haben die Gelsenkirchener 2016 ihr Stadion fit für die Zukunft gemacht. Und Zukunft heißt, sich von herkömmlichen Wegen in der Gebäudeautomation zu verabschieden und sich stattdessen die Vorteile der Industrie 4.0 zu erschließen. „Wir haben bewiesen, dass sich selbst so große und funktional anspruchsvolle Gebäude ohne Zentral-GLT steuern lassen“, fasst Nikolaos Zacharias, Leiter des Standorts Gebäudeautomation von ROM in Düsseldorf, den Erfolg des Projektes mit einem Satz zusammen. Die Vorteile liegen vor allem darin, mit einer räumlich und funktional verteilten Intelligenz nicht mehr auf die Verfügbarkeit eines einzelnen mächtigen und teuren Zentralsystems angewiesen zu sein.

55 WAGO-Controller aus der I/O-SYSTEM 750, der überwiegende Teil davon in Gestalt des Linux®-basierten PFC200, steuern Licht, Heizung und Lüftung. Dabei bilden sie über TCP/IP einen Netzwerkverbund, in dem sich die Mitarbeiter mit unterschiedlichen Zugriffsrechten überall im Stadion oder auch außerhalb per Fernzugriff einloggen können. „Wenn sich der Pförtner auf seinem Bildschirm anmeldet, bekommt er eine andere Ansicht als ein Mitarbeiter aus der Leitwarte.“ Bereits bei der Anmeldung steht fest, welche Bereiche für den Zugriff aktiviert sind und mit welchem Tiefgang.

Mehr Verfügbarkeit mit einfachen Mitteln

Die WAGO-Controller wirken im Netz wie kleine Server, die eine übergeordnete Instanz mit Informationen versorgen. „Bei dieser Instanz handelt es sich nicht mehr um einen klassischer GLT-Rechner, sondern um eine virtuelle Maschine, die sich auf 55 Steuerungen verteilt“, beschreibt Zacharias die Matrixautomation. Dieser richtungsweisende Aufbau macht die Gebäudeautomatisierung in der VELTINS-Arena deutlich ausfallsicherer, weil die Verfügbarkeit nicht von einem einzelnen zentralen Rechner abhängt und folglich auch keine kostspieligen Redundanzsysteme zu schaffen sind. Sollte heute in der VELTINS-Arena ein einzelner Controller ausfallen, dann wäre davon nur ein eng abgegrenzter Bereich betroffen und nicht das komplette Stadion.

Die technische Umsetzung in Gelsenkirchen ist angesichts der Gepflogenheiten in der Gebäudetechnik auch deshalb als innovativ zu bezeichnen, weil Nikolaos Zacharias mit seinem Team der Rudolf Otto Meyer Technik (ROM) am Standort Düsseldorf auch bei der Kommunikation einen anderen Weg geht. Mit der Standardkommunikation auf Basis von TCP/IP erschließt sich für die VELTINS-Arena eine Reihe von Vorteilen. Erstens lässt sich die neue Steuerungsarchitektur mit den Controllern von WAGO physikalisch über das vorhandene ETHERNET-Netzwerk des Stadions abwickeln – und zwar als in sich abgeschlossenes Netzwerk. Zweitens steigt die IT-Sicherheit aufgrund der zur Verfügung stehenden Mechanismen der IT-Welt. Der dritte Vorteil: Anpassungen der Gebäudeleittechnik bis hin zur Visualisierung kann das Personal vor Ort wesentlich einfacher vornehmen, weil mit HTML5, Java, SMTP, Linux® oder PHP Standards verwendet werden, die viele Menschen beherrschen.

Geräuschloser Umbau im laufenden Betrieb

Im Gegensatz dazu hat die vorherige Kommunikation mit seriellen LON®-Verbindungen für echte Herausforderungen beim Umbau gesorgt – vor allem aufgrund der üppigen Querkommunikation. Weil die Modernisierung der Gebäudeautomatisierung in der VELTINS-Arena während des laufenden Betriebes stattfand, konnte sich niemand einen mehrtägigen Ausfall leisten. Das ROM-Team hat die WAGO-Controller samt der kompletten I/O-Ebene deshalb auf Hutschienenträger vormontiert und mit steckbaren Anschlüssen sowie Adapterplatinen betriebsfertig getestet ausgerüstet. „Mit den Steckkarten haben wir für uns eine intelligente Rückfallebene geschaffen, mit der wir jederzeit den alten Zustand hätten wiederherstellen können.“ So eine Möglichkeit gibt es normalweise bei so umfangreichen Modernisierungen nicht, weil üblicherweise sämtliche Kabelverbindungen einzeln getrennt und wieder neu verknüpft werden müssen.

Netzwerkverbund wird Schule machen

Technische Lösungen wie diese waren es, die für das Facility-Management der VELTINS-Arena zu den ausschlaggebenden Punkten bei der Lieferantenauswahl zählen – sowohl in Richtung Systemintegrator als auch beim Hersteller der Steuerungstechnik. „Es gibt eine lange Zusammenarbeit mit WAGO“, sagt Bernd Funke. Auch für seinen Kollegen Holger Tritt, verantwortlich für Heizung, Lüftung und Sanitär, habe es nie Zweifel gegeben, dass das neue System nicht funktionieren könnte. Interessant dabei: Obwohl eine GLT physikalisch in der alten Form nicht mehr vorhanden ist, erscheint sie in gewohnter Weise auf den Bedienerbildschirmen. Diese HTML5-programmierte Visualisierung machte es sehr einfach, sich im neuen System zurechtzufinden, ohne erst lange Schulungen über sich ergehen lassen zu müssen. „Das ist hier alles sehr geräuschlos über die Bühne gegangen und läuft wirklich gut“, lobt Holger Tritt. „Wir wissen ja, dass sich so ein Stadion nicht in zwei Wochen umbauen lässt, schon gar nicht im laufenden Betrieb“, merkt Bernd Funke an und freut sich darüber, dass die komplette Modernisierung im Zeitplan geblieben ist. Nach dem Kick-off im Mai 2016 war das Projekt auf gerade einmal ein halbes Jahr terminiert. Funke: „Wir wollten Weihnachten fertig sein und haben es geschafft.“ Nikolaos Zacharias ist angesichts dieses Erfolges davon überzeugt, dass die verteilte Intelligenz mit WAGO-Controllern in der Gebäudeautomatisierung Schule machen wird. „Wir haben etwas gebaut, das es bis dato noch nicht auf dem Markt gegeben hat. Das ist für uns Motivation, diesen Weg weiterzugehen.“

Text: Klaus Ebbigmann | WAGO Foto: Thorsten Sienk | WAGO, Karsten Rabas

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