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01 Mit der Lösung „invicoSCADAnet“ haben die Stadtwerke Schlitz alle wichtigen Parameter jederzeit im Blick. Techniker können auch aus der Ferne Aktionen auslösen. Die Feldsignale werden mit IO-Modulen der „FnIO“-Serie von Wachendorff erfasst und bereitgestellt

Ausgefeiltes Netzmanagement

02 Schematische Darstellung des Aufbaus von „ invicoSCADAnet“

03 Die „FnIO“-Serie von Wachendorff ist ein feldbusunabhängiges IO-System, das durch seinen modularen Aufbau und sein breites Sortiment flexibel einsetzbar ist. Abnehmbare Klemmblöcke sparen Zeit bei der Installation, da diese auch bei stehender Verdrahtung vorgenommen werden kann

Das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) fordert neue Strukturen für Energienetze. Die Vielzahl kleiner Erzeuger, die Wind- und Sonnenenergie einspeisen, macht ein ausgefeiltes Netzmanagement erforderlich, das auch die Möglichkeit der Abschaltung vorsieht. Gerade für kleinere, kommunale Energieversorger ist das angesichts knapper Kassen nicht einfach umzusetzen. Invico und Wachendorff haben eine bezahlbare Lösung geschaffen.

Im Zuge der Energiewende sind wesentliche Netzveränderungen erforderlich. Diese umfassen nicht nur den Ausbau der Trassen von Nord nach Süd, auch die lokalen Netze müssen verändert werden. So gibt es immer mehr kleine Einspeiser neben der überschaubaren Zahl großer Energieerzeuger. Ein ständiges Monitoring des Netzes ist darum zwingend erforderlich, um Angebot und Nachfrage permanent ausbalancieren zu können.

Herausforderung für kommunale Energieversorger
Speziell für kommunale Energieversorger bringt das Probleme mit sich. Angesichts leerer Kassen der öffentlichen Hand ist es für sie besonders schwierig, die politischen Vorgaben technisch umzusetzen. Das trifft auch auf die Stadtwerke der kleinen, historischen Stadt Schlitz im Vogelbergkreis zu. „Wir haben ganz bewusst nach einer Lösung gesucht, die wir selbst installieren und warten können, um Kosten zu sparen“, erklärt Techniker Patrick Susemichel von den Stadtwerken. Zur Unterstützung holte er Carlo Becker ins Boot, der sich im nahen Fulda mit seinem Unternehmen Invico auf maßgeschneiderte Systemlösungen für diese Branche spezialisiert hat. „Viele Lösungen bieten einen großen Softwareüberbau, den man für solche Monitoring-Aufgaben eigentlich gar nicht benötigt“, erklärt C. Becker. Speziell für kleinere Budgets hat er darum mit „invicoSCADAnet“ eine Scada- Lösung entwickelt, die komponentenbasiert ist. Das System bietet Skalierbarkeit vom kleinen Panel bis zu großen Doppelrechnersystemen mit vielen Clients. Die Projektierung der Visualisierung geschieht mit Microsoft Visual Studio. Somit lassen sich alle am Markt verfügbaren Komponenten einbinden. Die Projektierung des Datenmodells ist auf Datenbankebene oder mit dem mitgelieferten objektorientierten und durchgängigen Projektierungswerkzeug von der Prozessanbindung über Alarmierung, Archivierung und Visualisierung möglich. Alle Komponenten des Systems sind mit der Standardschnittstelle OPC (DA/UA) verbunden. Dadurch können Systeme, zum Beispiel Leitsysteme oder OPC-Server von Drittanbietern, angebunden werden. Die Projektierungs- und Archivdaten liegen in offenen Datenbanken (SQL) vor. Somit ist eine schnelle und fehlerfreie Migration von Altsystemen möglich. Die Komponenten basieren auf dem .Net-Framework. Dadurch ist ein leichter Umstieg auf neue Betriebssysteme ohne Update-Kosten und Engineering-Aufwand möglich. Der Vorteil dieser Lösung ist, dass kein Komplettpaket gekauft werden muss. Stattdessen werden lediglich die Softwarekomponenten geordert, die man tatsächlich benötigt. Auf diese Weise werden die Funktionalitäten und Lizenzkosten auf den notwendigen Rahmen begrenzt.

Keine Programmierkenntnisse erforderlich
Der entscheidende Vorteil dieser Struktur für den Anwender ist, dass die Komponenten stets kompatibel zur Vorgängerversion sind. Somit ist bei neuen Projekten keine Neuprogrammierung erforderlich. Prinzipiell stellt der Hersteller heraus, dass im Falle einer Programmierung diese innerhalb kurzer Einarbeitungszeit erfolgen kann. „Das war für uns der wichtigste Faktor“, erklärt P. Susemichel. „Wir wollten genau aus diesem Grund keine SPS-basierte Lösung – damit auch wirklich jeder ohne Schulungen oder Programmiersprachenkenntnisse die Konfiguration übernehmen kann und auch Erweiterungen oder Änderungen später selbst durchführbar sind.“

Optimale Hardware gefunden
Die passende Hardware für sein System fand C. Becker bei der Firma Wachendorff. Für die Erfassung und Weitergabe der Daten bzw. Signale aus dem Feld, unter anderem Leistungen, Spannungen, Ströme und Frequenzen, übernehmen IO-Module der „FnIO“-Serie eine tragende Rolle. Das System bietet Knoten für unterschiedliche Bussysteme, zum Beispiel Profibus DP/V1, Profinet, Modbus TCP/IP, CANopen, Modbus RTU, Ethercat, Ethernet/IP, Devicenet und CC-Link, und ist darum flexibel einsetzbar. Auch bei einem Wechsel des Bussystems können die Erweiterungsmodule weiter verwendet werden, lediglich der Feldbusknoten wird passend zum vorhandenen Feldbus getauscht. Das Sortiment umfasst eine große Auswahl analoger und digitaler IO-Module mit unterschiedlichen Potential- und Signalformen, wodurch ein individuell auf die jeweiligen Anforderungen abgestimmtes System konfiguriert werden kann. Auch unterschiedliche Spannungen in einem System sind so möglich. Die 16-Kanal-Module mit einer Breite von 12 mm bieten mit bis zu 32 Busklemmen pro Feldbuskoppler eine hohe Integrationsdichte. Überschusskapazitäten lassen sich durch die unterschiedliche Anzahl von Kanälen (wahlweise ein, zwei, vier, acht oder 16 Kanäle pro Modul) vermeiden. Widerstände oder spezielle Endmodule benötigt das System nicht. Dank der Konfigurationssoftware „I/O-Guide pro“ lässt sich die korrekte Funktion der angeschlossenen Peripherie frühzeitig testen und überwachen. „Durch das Web-Interface der Modbus-Knoten sieht man sofort, ob das Gerät arbeitet, und kann via Ethernet bei Bedarf die Diagnose durchführen“ erklärt C. Becker. Eine Anbindung an die Leittechnik ist dafür noch nicht erforderlich. Die Kommunikation zwischen einem seriellen und einem Ethernet-basierenden Modbus-System stellen in dieser Anwendung Gateways vom Typ HD67507 und HD67510 der ADF-Serie von Wachendorff sicher. Dabei werden sie entweder als transparentes Gateway oder auch als Datenumsetzer mit einstellbarer Übersetzungstabelle verwendet. Als Modbus-RTU-Master (HD67507) bzw. TCP-Client (HD67510) akquirieren sie selbstständig Daten von mehreren Teilnehmern und stellen sie dem übergeordneten System zur Verfügung. Selbstverständlich können Daten auch in die entgegengesetzte Richtung übermittelt werden. Die Gateways sind mit der zugehörigen PC-Software über die USB- sowie über die Ethernet- Schnittstelle einfach konfigurierbar. Die interne Datenverarbeitung geschieht mittels schnellem 32-bit-Mikroprozessor. Die ADF-Gateways sind galvanisch getrennt und können in einem Temperaturbereich von –30 °C bis 70 °C eingesetzt werden. Die Montage der Gateways erfolgt auf der DIN-Hutschiene im Schaltschrank.

Einfache Installation und Nachrüstung
Bei den Stadtwerken Schlitz wurden bereits die ersten Trafostationen mit dem neuen System ausgerüstet. Via „invicoSCADAnet“ hat P. Susemichel nun ständig alle Parameter im Blick. „Die Installation war so einfach wie erwartet und alles läuft perfekt“, bilanziert er. Durch die kompakte Bauform ließen sich die Komponenten einfach im vorhandenen Schaltschrank unterbringen. Auch die Installation selbst gestaltete sich aufgrund der abnehmbaren Klemmen der IO-Module von Wachendorff einfach. „Jetzt, wo man das System und seine Möglichkeiten kennt, kommen einem noch viele Ideen für sinnvolle Anwendungen“, erklärt P. Susemichel weiter. Für solche Fälle bietet der modulare Aufbau des „FnIO“-Systems Vorteile. So sind dadurch jederzeit Erweiterungen und Veränderungen möglich – durch die abnehmbaren Klemmblöcke auch bei stehender Verdrahtung. Nach den guten Erfahrungen sollen in Schlitz noch einige Dutzend Stationen mit der Lösung von Invico und Wachendorff ausgestattet und damit fit für die Energiewende gemacht werden. (ih)

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Autor:
B. Eng. Alexander Rehm ist Produktmanager bei der Wachendorff Prozesstechnik GmbH & Co. KG in Geisenheim. wp@wachendorff.de