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Scada-System sorgt für eine effiziente Energieversorgung

Bild 1. Karlsbad ist für seine Bäder und Thermalquellen berühmt, die natürlich möglichst effizient mit Energie versorgt werden sollten

Bild 2. Zenon ermöglicht es unterschiedliche Steuerungen anzusprechen und in das Netzwerk zu integrieren

Bild 3. Mit dem Scada-System lässt sich die Fernwärmeproduktion übersichtlich steuern und überwachen

Das tschechische Karlovy Vary – in deutschsprachigen Ländern auch als Karlsbad bekannt – hat weltweit einen exzellenten Ruf als Thermenort. Für die sichere Versorgung der Stadt mit Fernwärme ist unter anderem Karlovarská teplárenská zuständig. Damit die Produktion und die Verteilung der Wärmeenergie reibungslos und effizient erfolgen, wurde kürzlich das Scada-System erneuert. Das erhöhte nicht nur die Verfügbarkeit, sondern vereinfacht auch die Kommunikation und erhöht die Flexibilität.

Die beliebten historischen Kureinrichtungen mit Thermalquellen und Bädern machen Karlsbad (Bild 1) ebenso zu einem begehrten Ziel für Kurgäste und Touristen wie die vielen architektonischen Sehenswürdigkeiten und der zweitälteste Golfplatz Europas. 1 km Dampfleitung, 63 km Heißwasserleitungen und 17 km Warmwasserleitungen durchziehen die Stadt.
Darum, dass Gäste und Einwohner mit Wärme und Strom versorgt werden, kümmern sich die 79 Mitarbeiter von Karlovarská teplárenská. Das Unternehmen produziert, verteilt und handelt mit Thermalenergie. 2007 wurde Energie im Umfang von über 1,4 Mio. GJ in Umlauf gebracht; 76 500 GJ davon wurden selbst produziert.
Außerdem beschäftigt sich Karlovarská teplárenská mit der Produktion und dem Handel von elektrischer Energie. So wurden im Jahr 2007 etwa 1 300 MWh ins Karlsbader Stromnetz eingespeist. Das Unternehmen betreibt das Heizkraftwerk Bohatice und die Warmwasserkessel in den Kesselhäusern Doubí und Tašovice. In dem Heizkraftwerk liefern zwei Kessel von Loos International 18 t bzw. 30 t Heißdampf pro Stunde mit 230 °C und 13 bar. Zusätzlich erzeugt eine 1-MW-Gasturbine mit Abgaskessel 4 t Heißdampf pro Stunde ebenfalls mit 230 °C und 13 bar. Der Abgaskessel nutzt die Wärme von den Abgasen der Gasturbine. Die aus dem Heißdampf gewonnene Wärme versorgt über eine Dampfleitung zwei Industrie-Wäschereien und drei eigene Dampfwasser-Austauschstationen mit 34 MW, 7,2 MW und 4 MW.

Schnell, einfach und sicher überwachen
Veraltete Technologie – das FactoryLink-IV-System unter Windows 95 war seit zwölf Jahren unverändert im Einsatz – sowie große Entfernungen zwischen der Steuerung und der Turbine verursachten zusammen mit der Kommunikation über mehrere Konverter zunehmend Fehler. Um die Versorgung von Karlsbad mit Wärme und Energie sicherzustellen, entschieden sich die Verantwortlichen von Karlovarská teplárenská ein zeitgemäßes Scada-System zu installieren. Für die Umsetzung engagierte man den erfahrenen Integrator Prozesstechnik Kropf.
Petr Mandák, Leiter des Prozessleit- und Kontrollsystems bei Karlovarská teplárenská: „Das neue Scada-System sollte uns die neueste Technik zur Verfügung stellen, mit der Möglichkeit, Projekte eigenständig zu ändern.“ Die Ingenieure von Prozesstechnik Kropf entschieden sich dafür Zenon (Bild 2) von Copa-Data einzusetzen. Die Entscheidung begründet Tomáš Lípa folgendermaßen: „Mit dem zuverlässigen und einfach zu nutzenden Werkzeug für die Überwachung und Steuerung der Fernwärme-Produktion konnten wir problemlos unterschiedliche Stationen mit verschiedenen Kommunikationsprotokollen in ein gemeinsames Netzwerk integrieren.“ Zusätzlich ist Zenon einfach zu parametrieren, sodass die Mitarbeiter der Karlovarská teplárenská schnell gelernt haben, Projekte eigenständig anzupassen.

Einheitliche Kommunikation
Eine große Herausforderung für die Erneuerung der Anlage schien die Vereinheitlichung der Kommunikation zu werden. Sechs SPS von Schneider Electric waren über Modbus Plus miteinander verbunden. Eine S5 von Siemens lief extra über Modbus RTU. Im alten System musste jeder Computer für die Visualisierung mit den passenden Kommunikationskarten ausgerüstet werden, um die nötigen Daten abrufen zu können. Diese teure, unflexible und damit langfristig unbefriedigende Lösung, wurde mit dem Scada-System ebenfalls gelöst (Bild 3), wie T. Lípa betont: „Wir nutzten die Fähigkeit von Zenon, unterschiedliche Steuerungen anzusprechen und in ein Netzwerk einzubinden. Über einen Konverter von Schneider Electric und den Comserver von Wiesemann & Theis haben wir die Kommunikation von Modbus Plus auf Ethernet TCP/IP vereinheitlicht.“ Damit stehen jetzt alle Daten jedem Computer jederzeit im Intranet zur Verfügung. Vor allem aber sorgt die Client/Server-Architektur für niedrigere Netzlast und spart Kosten.
Auch der spätere Ausbau zu einem vollkommen redundanten System wurde bereits vorbereitet. Mit Zenon sind dafür nur zwei normale PC und einige wenige Mausklicks zur Konfiguration erforderlich.

Überblick schafft Sicherheit
Damit die Ingenieure von Karlovarská teplárenská jederzeit und überall Einblick in alle Ereignisse haben, setzten T. Lípa und sein Team auf einen Zenon-Webserver mit drei Clients auf. Das Scada-System bringt so Projekte ohne zusätzlichen Engineering-Aufwand ins Web. Ohne weitere Programmierung lassen sich die Anlagen auch von Rechnern, die nicht direkt mit dem System verbunden sind, über den Browser überwachen. Da Zenon sämtliche aktuelle Sicherheitsnormen erfüllt, ist der Zugriff auf Webanwendungen nur Berechtigten gestattet.

Die Visualisierung läuft jetzt als Doppelmonitorsystem, was für viel Übersicht und damit auch Sicherheit sorgt. Jeder Alarm und jedes Systemereignis wird aufgezeichnet und ist detailliert auswertbar. Mit der Funktion erweiterter Trend ist es in Zenon möglich historische Werte und Online Daten grafisch in Kurvenform darzustellen: mit unbeschränkter Anzahl von Kurven, gleichzeitiger Darstellung und beliebiger Skalierung. Dabei hat jede Kurve ihre eigene, frei parametrierbare y-Achse. Die Kurven lassen sich mit einem Lineal abtasten und alle gewünschten Werte der Variablen anzeigen.
Zwei Zeitachsen sind gleichzeitig in einem Diagramm darstellbar, was den Vergleich unterschiedlicher Zeitperioden vereinfacht. Der Trend lässt sich auch anhalten sowie frei scrollen und zoomen, um besonders wichtige Abschnitte genau zu analysieren oder auszumessen.

T. Lípa ist mit dem Scada-System zufrieden: „Übersicht in der Warte und exakte Analyse geben unserem Kunden Karlovarská teplárenská genau die Werkzeuge, die er braucht, um effizient und sicher zu produzieren. Da Zenon auch bei einem Versionswechsel kompatibel bleibt, lassen sich die Steuerung und die Visualisierung später beliebig ausbauen. Es wäre auch kein Problem, andere Anwendungen, wie SAP ERP, mit einzubinden.”
Positives weiß auch P. Mandák zu berichten: „Das neue System hat unsere Produktion und Verteilung viel sicherer gemacht. Wir arbeiten jetzt ohne störende Unterbrechungen. Besonders gut gefällt mir, dass unsere Ingenieure das System bereits innerhalb weniger Tage beherrschten. Mit Zenon haben wir unsere Produktivität deutlich erhöht und die Kosten spürbar gesenkt.“

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Autor: Kristina Korbely ist Sales Engineer bei der Copa-Data GmbH in Ottobrunn.