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01 Die neue Anlage an der Küste von Südengland säubert rund 95 Mio. l Abwasser täglich

SPS und HMI sorgen für sauberes Wasser

02 Das Scada-/SPS-System steuert und überwacht die komplette Anlage

03 Die einheitliche Automatisierungsplattform verbindet modulare Steuerungsfunktionen mit unterschiedlichen Ingenieurdisziplinen wie Logik-, Motion-, IT- und Prozesssteuerung

Southern Water wurde damit beauftragt, eine Anlage zur täglichen Reinigung von 95 Mio. l Abwasser aufzubauen. Diese soll die Wasserqualität in mehreren Städten entlang der Küste von Sussex im Süden Englands verbessern. Dank ihrer einfachen und reibungslosen Integrationsfähigkeit konnten die Steuerungen von Mitsubishi Electric das ehrgeizige Abwasserreinigungsprojekt beschleunigen.

Das Programm zur Umweltverbesserung umfasst eine neue Abwasserreinigungsanlage, eine Klärschlamm- Recyclinganlage, zwei Pumpstationen, einen 11 km langen Abwasserkanal sowie einen 2,5 km langen Seeauslass. Die neue Anlage verarbeitet die rund 95 Mio. l Abwasser, die täglich in den Orten Peacehaven, Telscombe Cliffs, Ovingdean, Rottingdean, Saltdean, Brighton und Hove anfallen (Bild 1). Das Projekt mit einem Investitionsvolumen von 300 Mio. £ ist das größte, das Southern Water bisher durchgeführt hat. Die Reinigungsanlage in Peacehaven wurde Ende 2012 an das Abwassersystem angeschlossen. Sie befindet sich direkt neben dem erst kürzlich ausgewiesenen South Downs National Park. Ein neuer Abwasserkanal verbindet sie mit dem alten viktorianischen Netzwerk und dem langen Seeauslass. Mit 18.000 m 2 ist das Grasdach des Gebäudes eines der größten in Europa. Dabei fügt sich das Gebäude fast nahtlos in die Landschaft ein. Ein leichter Unterdruck im Gebäudeinneren sorgt dafür, dass keine unangenehmen Gerüche in die Umgebung gelangen.

Ein System steuert den kompletten Betrieb
Die Steuerungszentrale der Abwasserreinigungsanlage befindet sich in Peacehaven. Von dort aus werden ein Duty-/ Stand-by-Scada-System sowie vier Thin- Client-Arbeitsplätze betrieben. Das Scada-/SPS-System ist für den gesamten Anlagenbetrieb zuständig, inklusive Abwasser- und Klärschlammverarbeitung, Geruchskontrolle und HVAC (Heating Ventilation and Air Conditioning; Heizung, Lüftung, Klimatisierung) (Bild 2). Das Scada-System umfasst außerdem fünf zusätzliche Bedienstationen auf dem Gelände in Peacehaven, die an Motor-Schaltzentralen angebracht sind. Mit jeder dieser Stationen lässt sich das gesamte System steuern, darunter auch bis zu 7 km entfernt gelegene Geräte. Die Standorte in den anderen Städten sind jeweils mit mindestens einem HMI von Mitsubishi Electric ausgestattet, das ausschließlich die lokale Steuerung jedoch nicht den Zugriff auf das gesamte System erlaubt. Um den Unterdruck aufrechtzuerhalten, extrahiert das System Luft und leitet sie durch eine Reihe von Säure- und Hypokaust-Luftwäschern sowie im Anschluss durch mehrere Kohlefilter, um sicherzustellen, dass keine üblen Gerüche entweichen. Dazu wurde die Extrahiergeschwindigkeit so berechnet und eingestellt, dass der interne Unterdruck stets konstant ist.

Abwasserführung mit Pumpen und Schwerkraft
Bei Entwicklung und Bau der Anlage nutzten die Ingenieure die natürlichen, landschaftlichen Vorteile der South Downs mit ihrem Gefälle: Ein Teil des Systems wird über Schwerkraftzuführung versorgt. Nur in drei Abschnitten der gesamten Anlage muss das Abwasser hochgepumpt werden. Der tiefste Punkt des Systems ist eine Spülkammer unterhalb des Brighton Piers. Von dort aus fließt das Abwasser dank der Schwerkraft durch die Brighton Marina GDS zur Marine Drive Pumping Station unterhalb des Marine Drives. Der bekannte Platz direkt am Wasser dient als Startpunkt für Halbmarathons, als Zielort für Oldtimer-Rallyes sowie als Veranstaltungsort vieler anderer öffentlicher Events. Von hier aus befördern zwei SPS-gesteuerte Pumpen mit konstanter Drehzahl das Abwasser durch einen 40 m langen Schacht. Die Schwerkraft sorgt dann dafür, dass das Abwasser in eine zweite Pumpstation in Portobello fließt, von wo aus es nochmals 30 m nach oben gepumpt wird, um danach nach Peacehaven zu gelangen, dem höchsten Punkt im System. Für alle anschließenden Bereiche werden wiederum Gefälle und Schwerkraft genutzt. Die ersten beiden Pumpen sind mit Softstart-Funktion ausgestattet, während ein Frequenzumrichter die einzelne Pumpe in Portobello antreibt.

Kommunikationsfreudige und integrationsfähige SPS
Das Herzstück des Steuerungssystems sind SPS der Melsec-Q-Serie (Bild 3) sowie HMI von Mitsubishi Electric. SPS wie HMI lassen sich über die Entwicklungsumgebung von Mitsubishi Electric nach IEC 61131-3 programmieren. Sie verfügen zudem über Schnittstellen zu Konnektivitätsgeräten von Harting sowie zu Feldgeräten von mindestens zehn anderen Herstellern. Außerdem sind sie mit allen großen offenen Netzwerken wie Ethernet, Modbus oder CC-Link kompatibel, so auch mit dem in Peacehaven eingesetzten Profibus. Ausschlaggebend für den Einsatz der Melsec Q SPS war ihre einfache Installation, die hohe Nutzerfreundlichkeit sowie ihre nahtlose Anbindung an Produkte anderer Hersteller. Die SPS der Melsec-Q-Serie bietet eine einheitliche Automatisierungsplattform, die modulare Steuerungsfunktionen unterschiedlicher Ingenieurdisziplinen wie Logik-, Motion-, IT- und Prozesssteuerung miteinander verbindet. Außerdem ist sie leicht zu installieren sowie in Betrieb zu nehmen und trägt zur Produktivitätssteigerung bei. Southern Water nutzt die Steuerungen, um die Anlaufsteuerung mit prozessspezifischen Anweisungen zu kombinieren. Die im gesamten Projekt verwendeten HMI setzen neue Technikmaßstäbe für Display-basierte Bediengeräte. Das Design entspricht ergonomischen Prinzipien und ermöglicht damit einen intuitiven Bedienkomfort. So ist eine stärkere Funktionsintegration innerhalb des Steuerungssystems möglich.

Steuerung auf Überwachungsebene
Das Steuerungssystem basiert auf SPS mit einer Scada-Überwachungsebene. Trotz seiner umfangreichen Funktionalität ist zur Bedienung des Systems lediglich eine Person nötig. Zum Betrieb der gesamten Anlagen sind nur vier bis fünf Personen notwendig. Alle Mitsubishi Electric SPS befinden sich im ICA-Bereich (ICA = Instrumentation, Control, Automation) der Motor Control Centres. Von hier aus steuern und überwachen sie Geräte auf Feldebene wie Pumpen und Durchflussmesser. Der Betrieb wird vom Steuerungsraum aus geleitet, wo sich mithilfe des Scada-Systems die komplette Anlage grafisch darstellen und fernsteuern lässt. (no)

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Autor:
Detlef Koffke ist Manager Water Industry EMEA, FA European Business Group bei Mitsubishi Electric Europe B.V. in Ratingen. detlef.koffke@meg.mee.com