Bild: Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung, Copa-Data; iStock, Imgorthand

Software sichert Trinkwasser für Millionen Alles in geordneten Bahnen

09.05.2018

Der Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung versorgt täglich etwa vier Millionen Menschen in Baden-Württemberg mit Trinkwasser. Die Basis hierfür bilden Förder- und Aufbereitungsanlagen auf dem aktuellsten Stand der Technik. Der Verband setzt für die Visualisierung und Kontrolle der technischen Anlagen auf eine Software, die den Weg des Wassers exakt steuert.

Der Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung (BWV) ist der größte deutsche Fernwasserversorger. Seit 1954 deckt der Verband den steigenden Bedarf an Trinkwasser mit Zusatzwasser aus dem Bodensee. Das Wasser wird dem See aus 60 Meter Tiefe entnommen und mit sechs großen Pumpen bis in die rund 310 Meter höher gelegene Aufbereitungsanlage auf dem Sipplinger Berg gefördert. Dort wird das ohnehin schon gute Bodenseewasser mit Mikrosieb-, Ozon- und Filteranlagen zu Trinkwasser hoher Qualität aufbereitet. Die Kapazität der Förder- und Aufbereitungsanlagen beläuft sich auf 7.755 Liter in der Sekunde. An einem Tag dürfen dem Bodensee maximal 670.000 Kubikmeter Wasser entnommen werden. Heute gibt die BWV an ihre Verbandsmitglieder über 125 Millionen Kubikmeter Wasser im Jahr ab. Rund 1.700 Kilometer meist großkalibriger Rohrleitungen leiten das Trinkwasser bis in den äußersten Norden des Landes Baden-Württemberg.

Bei all diesen Aufgaben hilft Zenon von Copa-Data: Die Softwarelösung visualisiert und kontrolliert die Wasserhochbehälter, die Pumpen und Turbinen sowie die Schieber, die die Wassermenge in den Hochbehältern drosseln oder begrenzen. Mit Touch-Panels können die Bediener das Rohrleistungssystem und alle weiteren Anlagen beobachten und steuern. Bevor Zenon zum Einsatz kam, nutzte der Zweckverband die sogenannte Mosaiktechnik mit LED- und Analoganzeigen zur zentralen Überwachung und Steuerung dieser Groß­anlage. Diese Meldeelemente in den Mosaikanzeigetafeln waren mit speicherprogrammierbaren Steuerungen verbunden und zeigten die Prozesszustände an. Bedient wurden die Anlagen ebenfalls über die diese Anzeigetafeln und deren Leuchtdrucktaster.

Mit diesen Anzeigetafeln war es allerdings nicht möglich, die jeweilige Anlage von jedem Standort aus zu bedienen, da das Mosaikbild immer zentral in den jeweiligen Anlagen installiert war. Die Technik brachte sowohl bei der Bilderstellung als auch bei etwaigen Änderungen einen hohen Aufwand mit sich. Ein weiteres Manko der Vorgängerlösung: Die Mitarbeiter des Zweckverbands konnten vor Ort weder Betriebsereignisse noch Störungen in zeitlicher Reihenfolge verfolgen. Schnelles und planvolles Eingreifen war damit nur erschwert möglich.

Flexibel visualisieren und bedienen

Als flexibles und durchgängiges Visualisierungssystem bot der Umstieg auf Zenon viele Vorteile für die BWV-Verantwortlichen. So ist der Verband nun in der Lage, verschiedene Steuerungen anzubinden. Innerhalb einer Anlage kommunizieren mehrere Touch-Panels mit identischer Software gleichzeitig mit allen vorhandenen Steuerungen. Heute visualisiert und kontrolliert Zenon bereits den Großteil der 29 Hochbehälter, 17 Pumpwerke und 20 Drucksteigerungsanlagen.

Den Mitarbeitern stehen für die Bedienung der Anlagen farbige Touch-Panels von Lauer in den Bildschirmgrößen 12 oder 15 Zoll zur Verfügung. Der Zweckverband nutzt 100 Geräte an circa 50 Standorten und mobile Geräte von Lauer. Er setzt zudem ABB- und Siemens-S7-Steuerungen ein. Als Kommunikationsprotokoll kommt Open Modbus TCP zum Einsatz, als Feldbus ProfibusDP wird genutzt.

Standards schaffen Effizienz und Sicherheit

Alle Anlagen – Hochbehälter, Pumpen, Turbinenanlagen, und mehr – sind über das gesamte Bundesland Baden-Württemberg verteilt, verfügen jedoch an jedem Standort über
eine einheitliche Benutzeroberfläche auf den Touch-Panels. Die standardisierte Bedienoberfläche und das standardi­sierte Steuerungskonzept ermöglichen Zeit- und Kostenersparnisse. Der Schulungsaufwand für die Mitarbeiter ist gering. In mittleren und größeren Anlagen finden die Mitarbeiter immer mehrere Geräte mit identischer Software vor – von allen Standorten in der Anlage aus können sie die gesamte Anlage beobachten und bedienen.

Ein weiterer Vorteil ist, dass auch im Falle einer Störung jedes Bediengerät die gewünschte Funktion ausführen kann. Ein defektes Gerät beeinflusst den störungsfreien Anlagenbetrieb somit nicht. Aufgrund der exponierten Lage der Anlagen ist der Zweckverband besonders von Gewitterblitzeinschlägen betroffen. Gerade deshalb ist es wichtig, ein nach einer Überspannungseinwirkung beschädigtes Gerät schnell ersetzen zu können. Dies gelingt ganz einfach, indem Mitarbeiter des Verbands die Speicherkarte umstecken.

Sicherheit ist ein Kernthema bei der BWV, deshalb vertraut der Verband auch auf das Alarmmanagement in Zenon und auf eine chronologische Ereignisliste. Diese erlaubt es, die Zustände der Anlagen zu überwachen und, falls notwendig, frühzeitig korrigierend einzugreifen. Heute können die BWV-Verantwortlichen elektrische oder mechanische Störungen exakt lokalisieren, die Techniker informieren und mit dem richtigen Equipment in die betroffene Anlage schicken, um die Störung zu beheben.

Den Weg des Wassers exakt steuern

Die konsequente und durchgehende Versorgung der Bürger mit Trinkwasser bedingt auch, dass der Weg des Wassers und der Durchfluss exakt gesteuert werden. So sorgen die Drucksteigerungspumpen in den Pumpwerken dafür, dass der Durchfluss erhöht wird. Die Schiebersteuerungen drosseln bei Bedarf den Durchfluss des Wassers. Die BWV-Verantwortlichen kontrollieren auch das Niveau in den Hochbehältern mit Zenon: Sie überwachen damit die jeweiligen Zu- und Ausläufe aus den Hochbehältern und die Stände in den verschiedenen Kammern.

Das in der Grundsoftware enthaltene Trenddiagramm stellt die Werte für Durchflüsse, Höhenstände, Zu- und Abläufe und Druck grafisch als Kurvendarstellung dar und verschafft den Mitarbeitern einen umfassenden Überblick. Zenon zeichnet auch alle weiteren Messwerte auf, die in dem komplexen System anfallen, präsentiert sie übersichtlich und stellt sie zur Detailanalyse im Trenddiagramm zur Verfügung. Dies umfasst unter anderem auch die Analyse des Trinkwassers. Hier werden beispielsweise der Chlorgehalt, die pH-Werte, die Leitfähigkeit und Trübung des Wassers überwacht.

Zenon überwacht und visualisiert außerdem die Energieströme, die Spannung, die Leistung, die Netzfrequenz und die Generatortemperaturen. Denn der Zweckverband ist nicht nur Energiebezieher, sondern auch Energieerzeuger. Turbinen generieren aus der Energie des Wassers Strom. Dies gilt sowohl für die Energie aus dem Versorgungsnetz als auch für die Wirkleistung, also die elektrische Leistung, die durch den Transport des Wassers und dem dabei entstehenden, überschüssigen Druck generiert wird. Die rückgewonnene Energie wird über Mittelspannungsanlagen ins Netz eingespeist und teilweise auch wieder im eigenen Unternehmen genutzt.

In Zukunft nicht mehr ohne

Zenon hat sich bei der BWV als HMI-Lösung etabliert. Bernd Seher, verantwortlich für Automatisierung und Steuerungstechnik beim Zweckverband, resümiert: „Unser standardisiertes Visualisierungs- und Überwachungskonzept ermöglicht es uns, die Lösung flexibel und schnell anzupassen oder zu erweitern. Das spart Kosten und Zeit. Wir profitieren jedoch nicht nur in der Projektierung davon, auch im laufenden Betrieb konnten wir unsere Effizienz mit Zenon steigern.“ Deshalb werden auch in Zukunft im Zuge der Anlagenmodernisierung sukzessive weitere Anlagen durch HMI-Systeme mit Zenon ersetzt. In anderen Bereichen wie der Haustechnik will der Zweckverband Zenon auch als Scada-Lösung einsetzen.

Bildergalerie

  • 37 Pumpwerke sorgen dafür, dass auch in Spitzenzeiten jedes angeschlossene Verbandsmitglied ausreichend versorgt wird.

    Bild: Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung, Copa-Data

  • Entlang des rund 1.700 Kilometer langen Leitungssystems liegen 29 Wasserbehälter mit einem Speichervermögen von 470.600 Kubikmetern. Diese Vorratshaltung ermöglicht die Deckung selbst großer Wasserbedarfsspitzen.

    Bild: Zweckverband Bodensee-Wasserversorgung

  • Für die Visualisierung und Überwachung der Trinkwasserversorgung am Bodensee kommt Software von Copa-Data zum Einsatz.

    Bild: Copa-Data

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