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Modernes Leitsystem für Wasserbetriebe

01  Eingabemaske für den ­Reinwasserfahrplan

02  Kurvendarstellung mittels Acron

Die Berliner Wasserbetriebe versorgen mehr als 3,7 Mio. Menschen in Berlin und Umgebung mit Trinkwasser und behandeln das Abwasser von 3,9 Mio. Personen. Als die Leittechnik in die Jahre gekommen war, wurde in dem Projekt LSW II die Hard- und Software der Prozessleitsystemebenen aller Werke und technischen Standorte ersetzt.

Die Berliner Wasserbetriebe (BWB) blicken auf eine über 150-jährige Geschichte zurück. Mit ihren rund 4 500 Mitarbeitern zählen sie zu den größten Unternehmen in der deutschen Wasserbranche. Auch hinsichtlich ihres jährlichen Investitionsvolumens von durchschnittlich 250 Mio. € setzt das Traditionsunternehmen Maßstäbe im Einsatz von modernen Technologien.
Dies zeigte sich auch beim Projekt LSW II, das die Moder­nisierung des Prozessleitsystems der gesamten Berliner Wasser­versorgung mit 18 Werken umfasste. Hintergrund war, dass die technischen Komponenten des LSW zum Teil seit dem Jahr 2000 im ununterbrochenen Dauerbetrieb liefen. Da die zulässige Betriebszeit weit überschritten war, fielen immer öfter einzelne technische Komponenten aus.
Im Fokus der Modernisierung stand eine Entflechtung und klarere Strukturierung der eingesetzten Software. Dabei wurde großer Wert auf die Verwendung von Standardsoftware und den Verzicht auf alle Sonderprogramme gelegt. Somit sind spätere Anpassungen, Erweiterungen oder Erneuerungen einfacher zu realisieren. Es wurde auf die Oracle-Datenbank und das Umos/Pimos-Berichtwesen inner­halb des Leitsystems verzichtet und dieses mithilfe des Acron-Datenbanksystems in die Bürowelt überführt. Das Acron-System gestattete gleichzeitig eine verbesserte Kurven­darstellung innerhalb des LSW. Darüber hinaus erhöhte man die Sicherheit des Leitsystems durch die Einführung der Serverredundanz. Des Weiteren wurde ein zentrales, redun­dantes Meldearchiv eingeführt.

Das Versorgungsgebiet und die Anforderungen
Die Versorgung der Metropole Berlin mit Trinkwasser wird über 18 Wasser- und Pumpwerke realisiert, die für die Wasser­aufbereitung, Einspeisung und Verteilung zuständig sind. Dabei umfasst das für die reibungslose Versorgung benötigte Rohrleitungsnetz eine Länge von ca. 7 800 km.
Jedes der 18 Werke ist mit einem eigenen Server-/Clientbasierten Leitsystem ausgestattet, was einen autarken Betrieb gewährleistet. Das Versorgungsgebiet ist in drei Druckzonen aufgeteilt. Über drei Schwerpunktwerke in Friedrichshagen, Tegel und Beelitzhof ist eine Steuerung der in dem jewei­ligen Versorgungsgebiet angeschlossenen Unterwerke möglich. Diese zentralen Standorte sind rund um die Uhr mit Fachpersonal besetzt.
Am Technikstandort in Friedrichshagen werden alle Prozessdaten, Meldungen und Alarme zentral gesammelt und zur weiteren Auswertung bereitgestellt (Bild 1). Die Architektur ist so gestaltet, dass von jeder Warte aus alle anderen Werke bedient werden können. Um eine weitere Redundanz sicherzustellen, ist eine Bedienung aller Wasserwerke auch über den Standort des Entstördienstes Rohrnetz jederzeit möglich.

Die Aufgabenstellung
Die Ausgangssituation vor der Modernisierung stellte sich so dar, dass sich das vorhandene Leitsystem in großen Teilen seit mehr als elf Jahren in Betrieb befand. Dementsprechend war die PC- und Serverausstattung nicht mehr zeitgemäß und der technische Support abgekündigt.
Eine große Anzahl von Funktionalitäten, beispielsweise die Anzeige für Ereignis- und Alarmmeldungen, wurden über externe Active-X-Steuerelemente in der Visualisierung realisiert. Durch die umfangreiche Verwendung dieser Zusatzelemente war die Performance des Visualisierungs­systems herabgesetzt.
Weiterhin sollte das alte, geschlossene System für die Betriebsdatenerfassung und das Berichtwesen abgelöst und durch eine offene und redundante Lösung ersetzt werden. Im Rahmen der Modernisierung galt es ebenfalls, das bestehende Netzwerkkonzept mit einer hohen Ausfallsicherheit zu optimieren.

Die Umsetzung
Das bestehende Leitsystem basierte auf dem Produkt „iFix“ von GE (General Electric). Dieses System wurde auf die aktuell verfügbare Version aufgerüstet. In den einzelnen Standorten wurden je zwei Scada-Server mit ­einer Redundanzfunktion und eine entsprechende Anzahl Bedien-­Clients je nach Werksgröße installiert, über die eine Bedienung des Werks vor Ort ermöglicht wurde. Zudem wurden die notwendigen Switche und die USV-Anlagen erneuert.
Im Zuge der Modernisierung hat das Projektteam der BWB eine Entscheidung für die Software Acron von Videc (Bild 2) getroffen und das alte, geschlossene Datenbank­system abgelöst. Es wurden drei, auf die Schwerpunktwerke verteilte Acron-Server für die Datenverarbeitung und Archivierung installiert. Die Server akquirieren über WAN alle Prozesswerte direkt aus den Visualisierungsstationen der einzelnen Werke und führen die Daten über eine zentrale Acron-­Instanz, mit dem Ziel des Transfers in die Büro-IT-Umgebung, zusammen. Damit stehen alle Berichtsdaten auch Nutzern zur Verfügung, die keinen Anschluss an das Leit­system haben. Für den Fall eines Verbindungsabbruchs der Kommunikation mit dem zentralen Server werden die Prozessdaten lokal zwischengespeichert und nachträglich bei wiederhergestellter Verbindung in das zentrale Archiv automatisiert eingepflegt.
Ein weiterer wichtiger Baustein ist das neue zentrale Daten­banksystem für alle Meldungen auf Basis von redundanten SQL-Datenbanken. Alarmmeldungen und Ereignisse werden über das „iFix“-Visualisierungssystem lokal generiert. Die Anzeige erfolgt dabei über programmeigene Technologien und ersetzt die bisher genutzte, langsame OCX-­Anzeige eines externen Herstellers. Von der Firma Segno wurde das Redundanzkonzept für die Datenspiegelung (Replika­tion) auf einem zweiten SQL-Server entwickelt.

Durch die konsequente Nutzung des Testnetzes, nicht nur bei der Erstellung des Prototyps, sondern im gesamten Projektablauf, konnten die notwendigen Inbetriebnahmezeiten in den einzelnen Werken auf ein Minimum reduziert werden. Sämtliche neuen technischen Komponenten wurden in einem Testnetz installiert, migriert und getestet, bevor sie in den einzelnen Standorten verbaut wurden. Dieses konsequente Vorgehen gewährleistete eine hohe Qualität der Arbeit.
Eine hohe Effizienz bei der Errichtung der Anlagen in den Werken, wenige Störungen bei den Inbetriebnahmen, keine Beeinträchtigung des Betriebsprozesses und eine geringere Belastung für die Bediener waren die wesentlichen Vorteile dieser Umsetzungsmethode.
Bei einem Verbund von 56 Servern und 40 Clients ist die Pflege von Versionsständen von zentraler Bedeutung. Um einen aktuellen Softwarestand auf den Rechnern sicherzustellen, hat Segno den Auftrag erhalten, eine Softwarelösung für die Versionsstandverwaltung zu realisieren. Der hierfür entwickelte File Manager ermöglicht jetzt das Ausrollen von getesteten und freigegebenen Softwareständen von einem zentralen Standort aus auf alle Rechner. Bei Bedarf ist auch ein Rücksetzen der Stände auf eine Vorgängerversion einfach möglich.

Das Ergebnis
Durch das Projekt LSW II wurde Investitionssicherheit im Bereich der Automatisierungs- und Datentechnik für die Zukunft geschaffen. Durch eine konsequente Verwendung von Standard-Soft- und -Hardware von international aufgestellten Unternehmen wird eine größtmögliche Hersteller­unabhängigkeit der Berliner Wasserbetriebe im Technologiebereich ermöglicht. Die hohe Verfügbarkeit der Automatisierungstechnik sowie aller Prozessdaten, Betriebsmeldungen und Alarme waren ein weiterer wesentlicher Bestandteil des Projekts. Ermöglicht wurde dies durch die redundante Auslegung aller Ebenen von der Netzwerktechnik, der Visualisierung bis hin zur zentralen Datenerfassung.

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Autor: Sven Thöming ist Leiter Marketing bei der Segno Industrie Automation GmbH in Bremen.