Achema Phoenix Contact Deutschland GmbH

Behälter speichern das Trinkwasser, bevor es über das Leitungsnetz an die angeschlossenen Haushalte und Betriebe abgegeben wird.

Bild: Phoenix Contact

Modernisierung der Fernwirktechnik in der Wasserwirtschaft Trinkwasser marsch!

07.05.2018

Um eine zuverlässige Trinkwasserversorgung zu gewährleisten, muss die Wassergewinnung und -verteilung in regelmäßigen Abständen modernisiert werden. Typischerweise geschieht dies in mehreren Schritten, weshalb die vorhandene und die neue Infrastruktur eine Weile parallel betrieben werden müssen. Dafür bieten sich modulare Retrofit-Lösungen mit standardisierten Schnittstellen an, wie das Beispiel der Bad Kreuznacher Stadtwerke zeigt.

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Die Stadtwerke der rund 30 km nordöstlich von Mainz gelegenen Kurstadt Bad Kreuznach beliefern über 71.000 Einwohner mit Trinkwasser. Ihr Portfolio umfasst außerdem Strom, Gas und Energiedienstleistungen. Der größte Teil des benötigten Wassers wird regional aus den Sedimenten des rotliegenden Festgesteins und in Rheinhessen aus vulkanischem Rhyolith-Gestein gefördert und anschließend aufbereitet. In Summe verfügen die Stadtwerke dazu über 25 Quellen und 34 Brunnen sowie 23 Behälter mit einem Gesamtfassungsvermögen von mehr als 25.000 Kubikmetern. Pro Jahr werden 4,3 Millionen Kubikmeter Trinkwasser über ein fast 500 km langes Leitungsnetz an die angeschlossenen Haushalte und Betriebe abgegeben. Nachdem sich das Versorgungsgebiet über die Jahre stetig ausgeweitet hatte, wurde eine entsprechende Anpassung des Leitungsnetzes unausweichlich.

Im Zuge der Planungen für die Änderungsmaßnahmen haben sich die Verantwortlichen auch mit der Automatisierungs- und Fernwirktechnik beschäftigt: „Da die Erneuerung sukzessive durchgeführt werden soll, müssen alte und neue Systeme parallel arbeiten“, erläutert Gunther Christmann aus der Abteilung Wassergewinnung/Haustechnik der Stadtwerke. „Eine weitere Herausforderung besteht darin, dass in der Anlage Automatisierungskomponenten verschiedener Hersteller zum Einsatz kommen.“ Diese Rahmenbedingungen erfordern offene Schnittstellen, die Verwendung von Standardprotokollen sowie ein anwenderfreundliches Engineering.

Zur Sicherstellung einer modernen, sicheren und ereignisorientierten Datenübertragung nutzen die Stadtwerke Bad Kreuznach das Fernwirkprotokoll IEC 60870-5-104. Auf diese Weise lassen sich alle Daten mit einem Zeitstempel übermitteln. Ferner wird das Datenvolumen gering gehalten, und im Fall einer Kommunikationsunterbrechung können Ereignisse zwischengespeichert werden. Weil das Nachfolgesystem des bisherigen Herstellers nicht den beschriebenen Anforderungen entsprach, suchten die Verantwortlichen nach einer geeigneten Alternative. Letztlich fiel die Wahl auf das Fernwirksystem von Phoenix Contact.

Hohe Flexibilität durch modulare Stationen

Die Komponenten, Systeme und Lösungen von Phoenix Contact haben sich seit vielen Jahren in der Wasserwirtschaft bewährt. Ein wesentlicher Bestandteil des branchenspezifischen Portfolios sind modulare Fernwirkstationen. Die Stationen basieren auf einer anwendungsgerechten Steuerung sowie der Funktionsbaustein-Bibliothek Resy+ für die Fernwirktechnik. Durch die Kombination dieser beiden Elemente entsteht eine modulare Lösung, die nicht nur eine Ankopplung an unterschiedliche Leitsysteme ermöglicht, sondern auch einfach und flexibel an die jeweilige Applikation anpassbar ist.

Aufgrund der applikativen Implementierung der Protokolle kann die Steuerung neben der Fernwirktechnik weitere Steuer-, Regel- und Überwachungsfunktionen übernehmen. Resy+ bindet die Außenstationen auf der Grundlage der Fernwirkprotokolle IEC 60870-5-104, IEC 60870-5-101, DNP3 oder ODP an das Leitsystem an. Bei der Umsetzung der Ankopplung kommt die Phoenix-Contact-eigene Engineering-Software PC Worx zum Einsatz, mit der gemäß IEC 61131 programmiert wird und die auch die Feldbuskonfiguration und Anlagendiagnose übernimmt. Eine große Auswahl an industrieller Fernkommunikationstechnik für verschiedene Übertragungsmedien und Topologien komplettiert die Phoenix-Contact-Lösung. Zahlreiche Betriebe der Wasserwirtschaft präferieren dabei das Fernwirken über unternehmenseigene Leitungen. Für diesen Anwendungsfall lassen sich ausgedehnte IP-Netzwerke mit den Geräten der Ethernet-Extender-Produktfamilie sicher verbinden. Dabei sind Leitungslängen bis 20 km möglich. Die Inbetriebnahme der Komponenten gestaltet sich wegen ihrer Plug-and-Play-Funktionalität ganz
einfach.

Sichere Kommunikation über weite Strecken

Stehen keine Signalleitungen zur Verfügung, umfasst das Phoenix-Contact-Produktportfolio weitere Alternativen, um dezentrale Stationen in die Leittechnik zu integrieren. So kann der Anwender ergänzend zur Kommunikation über das Mobilfunknetz oder Lichtwellenleiter auch eigene Funknetzwerke aufbauen. Für diesen speziellen Anwendungsfall hat Phoenix Contact die lizenzfreie Funktechnologie „Trusted Wireless“ entwickelt.

Sie zeichnet sich neben einer robusten Datenweiterleitung und der Möglichkeit, flexible Netzwerkstrukturen zu implementieren, durch eine zugriffssichere Übertragung aus. Das hohe Maß an Sicherheit wird durch erprobte Authentifizierungs- und Verschlüsselungsverfahren sowie den proprietären Ansatz erreicht, das heißt, die Technologie ist nicht öffentlich zugänglich. Somit erfüllen Applikationen, die auf Trusted Wireless basieren, sämtliche Sicherheitsanforderungen gemäß dem aktuellen Stand der Technik. Dank der Vielzahl an möglichen Netzwerkstrukturen und ihrer großen überbrückbaren Reichweite von bis zu 20 km eignet sich diese Funktechnik bestens zur Vernetzung von Wasserverteilsystemen und ähnlichen Anwendungen.

Schnelle Störungsinformationen

Die bei den Stadtwerken Bad Kreuznach umgesetzte Fernwirklösung basiert auf Inline-Steuerungen der 100er-Leistungsklasse. Die Geräte lassen sich durch Aneinanderreihung vielfältiger I/O-Module bedarfsgerecht erweitern. Darüber hinaus ist die Einbindung von Komponenten weiterer Hersteller – in diesem Fall einer Pumpensteuerung – über Standardprotokolle wie Modbus ganz einfach möglich.

Die gesammelten Daten werden kabelgebunden unter Nutzung des Fernwirkprotokolls IEC 60870-5-104 an das Prozessleitsystem in der Leitzentrale übermittelt. So haben die dortigen Mitarbeiter den aktuellen Zustand der Anlage stets im Blick und können den gesamten Prozess aus der Ferne steuern. Außerdem werden alle historischen Daten (mit Zeitstempel) archiviert und können für umfassende Analysen herangezogen werden. Die Mitarbeiter in der Leitwarte können auch die ereignisorientiert gesendeten Alarme und Warnungen auswerten. Auf der Grundlage dieser Daten sorgt im Bedarfsfall ein Alarmierungssystem dafür, dass das Instandhaltungs- und Servicepersonal schnell und zuverlässig informiert wird.

Verlässlicher Partner für die Wasserwirtschaft

Nachdem die erste Versorgungslinie modernisiert worden ist, folgen in den nächsten Bauabschnitten weitere Stationen. Auch hier werden Fernwirklösungen von Phoenix Contact zum Einsatz kommen. Die durchgeführten beziehungsweise geplanten Modernisierungen erlauben es den Bad Kreuznacher Stadtwerken, ihre Anlagen sicher und effizient zu betreiben. Aufgrund offener Schnittstellen und Erweiterungsmöglichkeiten kann der Versorger auch auf kommende Anforderungsveränderungen schnell und wirtschaftlich reagieren. An diesem Beispiel wird einmal mehr deutlich, dass Phoenix Contact mit seiner langjährigen Erfahrung, seinem umfangreichen, auf die Branche abgestimmten Produktportfolio und seinen flexiblen Fernwirk- und Industrie­lösungen ein verlässlicher Partner der Wasserwirtschaft ist.

Phoenix Contact auf der Ifat

Mehr zu der Frage, was Betreiber von Wasseranlagen für die Sicherheit und Zuverlässigkeit ihrer Anlagen tun können, erfahren Besucher der Ifat am Stand von Phoenix Contact: Halle C1, Stand 433/532

Bildergalerie

  • Mit dem Fernwirksystem Resy+ von Phoenix Contact kann man flexible Fernwirklösungen aufbauen.

    Bild: Phoenix Contact

  • Aufgrund der offenen Schnittstellen lässt sich die vorhandene Fernwirktechnik einfach modernisieren.

    Bild: Phoenix Contact

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