Vatten 4.0 – klart för framtiden
Ökande krav på moderna processkontrollsystem
Snabbare, mer transparent och effektivare: I vattenindustrin blir processerna mer och mer sammankopplade och kraven ökar ständigt. Detta gäller även avloppsnätet i Stuttgart. SES, den egna stadsdräneringeren i Stuttgart, är ansvarig för det 1 685 km långa kanalsystemet i regionhuvudstaden Stuttgart. Med sina 51 regnvattenhållningsbassänger, 82 regnöversvämningsbassänger och 32 avloppspumpstationer är avloppssystemet ett av de största i Tyskland. Utmaningen: Föråldrad programvara och problem vid upphandling av reservdelar bromsade hela processkontrollsystemet i stadsdräneringen i Stuttgart (SES) enormt.
Det innebar också att mycket manuellt arbete måste göras. Det blev snart klart att modernisering av det 25-åriga processkontrollsystemet inte skulle räcka för att möta de ökande kraven från vår alltmer sammankopplade värld. Till exempel beslutade de ansvariga för stadsdräneringen i Stuttgart om en omfattande renovering och utbyte av processkontrollsystemet. Därför inleddes projektet för upphandling av ett modernt processkontrollsystem för datainsamling och fjärrstyrning för avloppssystemet och specialstrukturer. Men vilka smarta lösningar finns på marknaden för att möta de höga kraven? För att få en exakt översikt över de olika lösningarna genomfördes en omfattande marknadsanalys.
Georgios Doanoulakis, ansvarig för PLS-systemet för SES Sonderbauwerke, berättar: "För att fatta ett välgrundat beslut har vi använt vårt nätverk för att granska olika lokala och kommunala lösningar. I det nära erfarenhetsutbytet med respektive ansvariga personer arbetade vi sedan med vår lösning."
ME-Automation Projects GmbH kunde vinna det resulterande offentliga anbudet med företagets egna processkontrollsystem PMSX®pro och WAGO telekontrollteknik.
Modernisering av hela kontrollsystemet
"Målet var att harmonisera hela systemet och få det till en nivå. Odlade strukturer bör i slutändan vara ett gemensamt system, säger Michael Juch, Senior Sales Manager på ME-Automation Projects GmbH och sammanfattar den ursprungliga situationen. Juch har varit med i ME-Automation Projects sedan 2004 och känner till utmaningarna med komplexa infrastrukturlösningar. En del av detta är avloppsreningsverk, i detta fall Stuttgart avloppssystem, som krävde omfattande moderniseringsåtgärder.
Men först tillbaka till början!
Kraven för det nya processkontrollsystemet var motsvarande höga på grund av komplexiteten och den oundvikliga territoriella omfattningen av avloppsnätet. Reaktionsfri och modulär expanderbarhet, som säkerställer kundens investeringsskydd, samt en mycket tillgänglig och distribuerad styrsystemarkitektur var viktiga kriterier.
Förutom de tekniska kraven var tidtabellen ambitiös eftersom de befintliga analoga anslutningarna gradvis skulle stängas av Telekom och därmed nya säkra kommunikationsanslutningar måste upprättas.
Det skulle påbörjas med förnyelsen av processkontrollsystemet (första och andra konstruktionsfasen) för de första 20 eller 40 av 500 specialkonstruktioner. För detta ändamål inrättades först den nya processkontrollnivån i det centrala styrcentret och kommunikationsanslutningen upprättades. I det första expansionssteget består processkontrollnivån av operatörsstationer, en redundant processerver, redundanta VPN-routrar för anslutning av specialstrukturer, en IT-applikationsserver för säker kommunikation och en arkivserver.
Gemensamt lösningskoncept för automatisering
Vilka lösningar finns på marknaden? Och vad måste utvecklas för att kunna reagera på nya krav? Dessa frågor står i centrum för uppmärksamheten så att de blir redo för framtiden, som i det gemensamma projektet för ME-Automation Projects och WAGO. Samarbetet mellan de två företagen har funnits i flera år och Juch är nöjd:
"WAGO-komponenterna fungerar mycket pålitligt, är prisvärda och upplevelsen är mycket bra.
"Vi använde vår egen styrteknik och tillsammans med motsvarande WAGO-hårdvarukomponent, det modulära WAGO I/O-systemet, kunde vi framgångsrikt modernisera avloppssystemet (konstruktionsfas 1 och 2), förklarar Juch.
Och hur kunde det fungera exakt? Avgörande var den enkla anslutningen av automatiseringssystemen på plats och säker dataöverföring till processkontrollsystemet.
Därmed kunde WAGO I/O-systemet hämta poäng med sitt stora antal analoga ingångs-/utgångskort och digitala ingångs-/utgångskort. Dessutom gör det stora antalet gränssnitt det möjligt att implementera enheter och anläggningskomponenter i en byggnad. Telekontrollstyrenheten 750-880/025-001 används för att ansluta till PMSX®pro-processstyrsystem via telekontrollprotokollet IEC 60870-5-104. WAGO-lösningen är väl beprövad genom speciella godkännanden inom många tillämpningsområden, även under de tuffaste miljöförhållandena. WAGO I/O-systemet används också som fjärr-I/O förutom automatiseringssystemet för ME-Automation Projects.
IT-säkerhet och integrerade analysalternativ
Är data säkra och kommer de att krypteras? När det gäller säkerhetskrav i KRITIS-applikationer måste hårdvaran uppfylla specifika kriterier. WAGO erbjuder möjligheten att kryptera data direkt från styrenheten via IPsec eller OpenVPN. Förutom den integrerade brandväggen kan även andra krypteringsteknologier baserade på Linux® implementeras. Styrenheten kan därmed användas i enlighet med kraven i BDEW-vitboken och BSI IT-säkerhetskatalogen. I det konkreta projektet sker nätverk via LTE- eller DSL-anslutningar. För kommunikation används OpenVPN och telekontrollprotokollet enligt IEC 60870-5-104. En speciell egenskap för stadsdräneringen i Stuttgart är användningen av ett CDA-moln på plats för kommunikation med styrsystemet.
Dessutom behövdes integrerade analys- och utvärderingsalternativ för att förstå avloppssystemets beteende, till exempel efter ett kraftigt regn, med avseende på inflöden och utflöden, bakvatten, fyllningsnivå för regnvattenhållar- och regnöverflödesbassänger. Detta möjliggörs av PMSX®pro-processtyrsystem från ME-Automation Projects. Personalen fick då möjlighet till ett kontinuerligt och dynamiskt övervägande av historiska processförhållanden, visualiserade med en tidsinställd funktion genom originella processbilder.
Klart för framtiden
Moderniseringen av avloppssystemet i Stuttgart är en kontinuerlig process, automatiseringen av upp till 500 anläggningar i hela stadsområdet i Stuttgart planeras. Och en sak är säker – steg för steg går vi in i tidsåldern Vatten 4.0.
Författare:
Kay Miller, WAGO Michael
Juch, ME-Automation Projects GmbH
Om ME-Automation Projects GmbH
ME Automation Projects GmbH är en del av Mitsubishi Electric Group och levererar kompletta, nyckelfärdiga system för elektrisk mätning, styrning och reglering. Företaget har mer än 50 års erfarenhet av processautomation med kompletta lösningar för genomförande av kontroll- och automatiseringsprojekt för kraftverk, avfallsförbränningsanläggningar, dricksvattenanläggningar, avloppsreningsverk och olika industrianläggningar.
Om Mitsubishi Electric
Med nästan 100 års erfarenhet av att tillhandahålla pålitliga produkter av hög kvalitet är Mitsubishi Electric Corporation en ledande internationell tillverkare och marknadsförare av elektriska och elektroniska lösningar inom områdena information och kommunikation, rymd, satellit och industri, konsumentelektronik samt produkter för energibranschen, transportindustrin och byggbranschen.
ME-Automation Projects GmbH är anslutet till Mitsubishi Electrics automationsteknik. Denna division har varit en drivkraft i decennier, och varumärket står för innovativa och högkvalitativa industriella automatiseringslösningar, med produkter som programmerbara logikstyrenheter (PLC), CNC-kontroller, servokontrollsystem, industrirobotar, HMI och mjukvarulösningar. Mitsubishi Electric erbjuder dessutom maskiner med hög precision, gnisterosion och laserbearbetning. Produktportföljen för ME-Automation stärker Mitsubishi Electrics befintliga sortiment av lösningar inom processstyrningsteknik.
Produkter
Controller ETHERNET
I samband med WAGO I/O-systemet kan ETHERNET-controllern användas som en fritt programmerbar styrenhet i ETHERNET-nätverk.
För bästa automatisering i styrskåpet och utanför: de flexibla I/O-systemen för fjärrkontroll i IP20 och IP67 för alla applikationer och miljöförhållanden.