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Schnelle Steuerungsmigration

Bild 1. Das Pressengebäude der Kläranlage Lengerich

Bild 2. Nach der Modernisierung der Steuerungstechnik ist noch Platz im Schaltschrank für künftige Erweiterungen

Bild 3.Die Automatisierungsplattform AC500 lässt sich um Sicherheitsfunktionen ergänzen

Die im Tecklenburger Land liegende Stadt Lengerich wollte in ihrem Klärwerk die abgekündigten Steuerungen Procontic T200 ersetzen und gleichzeitig die Funktionalität erweitern. Da die Gesamtanlage zu jeder Zeit im Betrieb bleiben musste, erforderte der Umbau eine präzise Planung. ABB sorgte nicht nur für einen reibungslosen Ablauf, sondern auch, durch die modernen Steuerungen aus der Familie AC500, für die geforderte Flexibilität und Leistungsfähigkeit.

Das Klärwerk Lengerich (Bild 1) hat eine Ausbaugröße von 49 000 Einwohnerwerten. Im Lauf der Zeit wurde es zweimal – 1989/91 und 1997/99 – erweitert. Für die Steuerung und Regelung des Klärwerks waren bis Herbst 2010 speicherprogrammierbare Steuerungen der Serie Procontic T200 von ABB verantwortlich. Nachdem die SPS-Familie abgekündigt wurde, entschied sich die Stadtentwässerung Lengerich dazu, sämtliche Steuerungen sukzessive zu modernisieren und zu erneuern. Mit dem Umbau wurde ABB beauftragt.
Der Auftrag umfasste die Demontage der alten Steuerungen und deren Ersatz durch sechs neue Steuerungen aus der Familie AC500 ABB. Die Steuerungsspezialisten sollten des Weiteren das übergeordnete Prozessleitsystem, das als Bedien- und Beobachtungsebene dient, updaten und für den Datenaustausch über eine Ethernet-Modbus-Schnittstelle an die Steuerungssoftware anbinden. Um die Kommunikation für die neue Steuerungswelt sicherzustellen, musste zusätzlich noch ein Lichtwellenleiterring aufgebaut werden.

Enges Zeitfenster
Hauptforderung der Stadtentwässerung Lengerich war, dass die Gesamtanlage während der Modernisierung permanent im Betrieb blieb. Teile des Klärwerks durften für die Umbaumaßnahmen nur für wenige Stunden abgeschaltet werden. Für die Arbeiten vor Ort wurde den ABB-Technikern ein Zeitfenster vorgegeben, in dem sie die neuen Steuerungen aufbauen und die Eingänge der alten Steuerungen auf die AC500 legen konnten. Der jeweilige Anlagenteil musste dann direkt wieder in Betrieb gehen.
Der Betreiber entschied sich für die Automatisierungsplattform AC500, weil er bereits gute Erfahrungen mit der Procontic-T200-Steuerung gemacht hatte und ihn das neue Steuerungskonzept überzeugte. Ferner wurden von ihm die Kompaktheit und die Visualisierungsmöglichkeiten der AC500 sowie die gute Betreuung und Beratung durch ABB positiv beurteilt. Zu den weiteren Vorteilen des neuen Steuerungskonzepts zählen die Ethernetverbindung in der Ringstruktur, die gute Abstufung der CPU-Zentralen, die Visualisierung der einzelnen Steuerungseinheiten und die Normprogrammierung auf der Plattform Codesys.

Neben ihrer Funktion als zentrale Steuerung übernehmen die AC500 im Klärwerk Lengerich die Steuerung und die Regelung folgender Anlagen:
• Zulauf Rechen,
• Prozesswasserbehandlung,
• Dekanter,
• Blockheizkraftwerk,
• Schlammpresse,
• Mosaikbildansteuerung und
• Belebungsbecken inklusive Gebläse.

Umbau in zwei Phasen
Der Umbau des Steuerungssystems erfolgte in zwei Phasen. Bis Ende Juni 2010 bauten Techniker zunächst den Lichtwellenring auf und alle Steuerungen provisorisch ein. In einem zweiten Schritt wurden die Steuerungseinheiten von Anfang August bis Mitte September 2010 Anlage für Anlage umgeschwenkt und an das Prozessleitsystem angepasst.
Mit der AC500-Familie setzt der Betreiber auf eine moderne und durchgängige Automatisierungsplattform, die ständig erweitert und auf Basis von Kundenanforderungen ergänzt wird – inklusive der Sicherheit, dem aktuellsten Stand der Technik zu entsprechen und im Ersatzteilbedarf innerhalb von 24 Stunden beliefert zu werden. Durch die leistungsstärkere AC500-Programmierung mit direkter Anzeige des Istzustands mittels integrierter Visualisierung lassen sich Anlagenstörungen schneller finden und beheben. Künftige Erweiterungen des Steuerungssystems sind nicht nur technisch, sondern auch baulich einfach möglich. Durch die geringen Abmessungen der AC500 wurde dafür genügend Platz im Schaltschrank geschaffen (Bild 2).

Skalierbare Steuerungsfamilie
Die Produktfamilie AC500 enthält Steuerungen für kleine, mittlere und große Anwendungen. Die SPS kommt als zentrales Steuerungselement oder als Slave zum Einsatz – dezentral erweitert oder auch vernetzt für hoch komplexe Lösungen. Die Skalierbarkeit und das modulare Plattformkonzept aus CPU, Kommunikations- und IO-Modulen machen sie zu einer flexiblen Automatisierungsplattform, die der Anwender je nach Bedarf einfach erweitern kann. Damit ist es möglich, individuelle Konzepte zu konfigurieren und in gegebene Automatisierungslandschaften zu integrieren.

Standard-Funktionsbausteine und eine Standardprogrammierung gewährleisten einen raschen Durchblick auch bei späteren Änderungen. Die digitalen und analogen IO-Module sind für die lokale Erweiterung der CPU und die dezentrale Erweiterung über das feldbusneutrale FBP-Interface einfach auf Klemmenblöcke aufsteckbar. Die große Auswahl von Kommunikationskopplern ermöglicht es, das Automatisierungssystem individuell den jeweiligen Anforderungen anzupassen.
Mit der AC500-S (Bild 3) bietet ABB zusätzlich eine Sicherheitssteuerung, die auch für komplexe Sicherheitsfunktionen bis SIL 3 bzw. Performance Level e geeignet ist. Neben hoher Leistungsfähigkeit bietet sie insbesondere großen Anwenderkomfort bei der Installation und Programmierung sowie im Betrieb. Die Sicherheitssteuerung ist eine einfache Erweiterung der Automatisierungsplattform AC500 um Safety-Module. Ein Upgrade bestehender AC500-Lösungen mit Sicherheitsfunktionen kann somit einfach erfolgen.

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Autor: Rita Stockmann-Fuchs ist Leiterin im Produktmarketing bei der ABB Automation Products GmbH in Ladenburg.