Wasseraufbereitung und -verteilung Neue Steuerung und neues Leitsystem liefern detaillierte Daten für die Wasserversorgung

In einem Bauerndorf in der Schweiz waren Teile der lokalen Anlagen zur Wasseraufbereitung und -verteilung sowie die Steuerung veraltet. Ein Modernisierungskonzept überzeugte besonders wegen der autarken Steuerungskomponenten in den Stationen und dem Leitsystem, das einen komfortablen Zugriff auf alle Daten bietet.

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In vielen Industrieländern fließt Trinkwasser rund um die Uhr und in hoher Qualität aus dem Wasserhahn. Es scheint so selbstverständlich, dass man stutzt, wenn anderswo das Wasser zum Trinken abgekocht werden muss oder nur ein Rinnsal aus der Leitung tröpfelt. Um eine Gemeinde oder Stadt mit hygienisch einwandfreiem Trinkwasser zu versorgen, sind, neben dem Gut Wasser, zuverlässige Anlagen zur Überwachung und Verteilung nötig. In der Gemeinde Wahlen am Fuße des Stürmenkopfs im Kanton Basel-Landschaft waren Teile der Anlagen sowie die Steuerung zur Wasserversorgung nicht mehr zeitgemäß. Brunnenmeister Rainer Schmidlin wandte sich an Endress+Hauser bezüglich neuer Messgeräte. Da dem Unternehmen die Wasserversorgung Wahlen seit Jahren gut bekannt ist, erstellte das neue Projektteam ein unverbindliches Konzept zur Modernisierung. Es sah dabei neben neuen Feldgeräten auch eine neue Steuerungsanlage vor.

Beim Brunnenmeister fand das Konzept schnell Zuspruch. Nun galt es den Gemeinderat zu überzeugen. Da einige Komponenten veraltet und außerdem keine Ersatzteile mehr erhältlich waren, musste über kurz oder lang gehandelt werden. Das neue Konzept würde die Anlagen wieder auf einen zukunftsfähi-gen technischen Stand bringen und zudem detailliertere Daten bei geringerem Aufwand liefern. Außerdem bleibt jede Station autark gesteuert. Das hat den Gemeinderat schließlich überzeugt.

Die Wasserversorgung Wahlen versorgt etwa 1350 Einwohner sowie kleinere Industrie- und Gewerbebetriebe mit Trinkwasser. Außerdem speist sie einen Dorfbrunnen. Das Wasser stammt aus eigenen Quellen sowie aus der Nachbargemeinde Laufen, da die eigenen Quellen, je nach Witterungsverhältnissen, nicht genügend Wasser führen. Die Gemeinde benötigt pro Tag zwischen 280 m³ und 320 m³ Wasser. Durchschnittlich wird ein Bedarf von 60 m³ pro Person und Jahr angenommen, was für einen Vierpersonenhaushalt 240 m³ pro Jahr entspricht. Bei der Bedarfsermittlung müssen auch Leckagen berücksichtigt werden, die schon mal 20% betragen können. Das Reservoir oberhalb von Wahlen, auf etwa 462 m über dem Meeresspiegel, fasst 750 m³ Wasser. Davon sind 250 m³ für Löscharbeiten reserviert. Die Wassermenge wird in zwei Kammern à 375 m³ vorgehalten. Eine Pumpstation am Ortseingang pumpt das Wasser zum Wasserreservoir. In dieser Station ist auch die Kopplung mit der Wasserversorgung Laufen realisiert.

I/O-System löst diskrete Verdrahtung ab

Das alte Steuerungssystem bestand aus verschiedenen, teils analogen Komponenten, die diskret verdrahtet waren. Eine Vielzahl an Relais und Schützen steuerten Pumpen und ältere Anlagen. Im Rahmen der Modernisierung ließ die Gemeinde einige Feldgeräte sowie die UV-Entkeimungsanlage erneuern.

Den diskreten Steuerungsaufbau ersetzte Endress+Hauser entsprechend dem Konzept durch drei Wago-I/O-Knoten kombiniert mit dem Leitsystem P-View. Innerhalb des Wago-I/O-Systems entschied man sich für den Ethernet-Controller und anreihbare I/O-Module. Sie erfassen die feldseitigen Messwerte wie Durchflussmengen, Druck sowie Meldungen von Feuerlöschklappen und der Trübungsmessanlage. Insgesamt steuern drei dezentrale programmierbare Ethernet-Controller (750-841) die Verfahrensstufen in der Pumpstation, dem Reservoir und im Verwaltungsgebäude. Die Kommunikation mit dem Leitsystem erfolgt über ein Ethernet-Netzwerk, das in den Außenstationen über Modems und Zwei-Draht-Kupferleitungen bereitgestellt wird. Für den Fernzugriff des Brunnenmeisters und die Fernwartung durch Endress+Hauser wurde im Verwaltungsgebäude ein DSL-Anschluss installiert.

Das Leitsystem übernimmt die Protokollierung und Alarmierung sowie die Überwachung der Reservoirkammern. „Die neue Steuerung ist jetzt so platzsparend, dass sie in den vorhandenen Systemschränken nicht mal die Hälfte des Platzes einnimmt. Gleichzeitig ist die Bedienung über P-View komfortabel und liefert sehr detaillierte Betriebsdaten, die ich auch von zu Hause abrufen kann“, berichtet Rainer Schmidlin zufrieden.

Mit Leitsystem den Betrieb komfortabel steuern

Das Leitsystem P-View von Endress+Hauser arbeitet mit OPC-Servern und unterstützt viele industrielle Kommunikationsprotokolle. Es basiert auf offenen Standards, in Bezug auf die verwendeten Software- und Hardware-Komponenten, und kann sehr flexibel auf die jeweiligen Anforderungen abgestimmt werden. Mit diesen Kriterien eignet es sich bestens für die geforderten Aufgaben. Innerhalb des P-View-Scada-Paketes stehen vorkonfigurierte Übersichtsbilder zur Verfügung. Grenzwertverletzungen trägt das System in die Alarmliste ein und informiert den Benutzer via Bildschirmanzeige. Alternativ verschickt das Leitsystem auch Meldungen per SMS oder E-Mail.

Um die Steuerung perfekt auf die Bedürfnisse der Wasserversorgung Wahlen anzupassen, arbeitete Rainer Schmidlin eng mit Projektleiter Roger Jaggi von Endress+Hauser zusammen. Er passte die Programmierung in CoDeSys entsprechend den Vorgaben an und nahm nach erfolgreichen Testläufen die Stationen in Betrieb. Dies geschah während des Betriebs, um den Einwohnern von Wahlen ein Abstellen der Wasserversorgung zu ersparen. „Dass das Leitsystem wichtige Meldungen auch per SMS verschickt, ist für uns eine großartige Sache. Ich werde sofort informiert, wenn beispielsweise eine Brandmeldung vorliegt“, berichtet der Brunnenmeister und demonstriert den Dienst an der Auslösestation des Verwaltungsgebäudes.

Fazit: Mit ausgesuchten Komponenten lässt sich eine veraltete Steuerung zeitgemäß modernisieren. Das Projektteam von Endress+Hauser setzt bei ihrem Konzept durchweg auf flexible Komponenten, sowohl beim Automatisierungs- wie auch beim Leitsystem. Das feldbusunabhängige, modulare Wago-I/O-System löst auf elegante Weise die diskrete Verdrahtung ab. Die Steuerung der I/O-Signale übernehmen jetzt programmierbare Ethernet-Controller in den jeweiligen Stationen, wodurch sie autark und auch bei Ausfall des Übertragungswegs funktionstüchtig bleiben. Das Leitsystem P-View bietet fertige Visualisierungsbausteine, die eins zu eins genutzt aber auch individuell abgewandelt werden können. Durch deren offenen Standard arbeitet es gut mit Soft- und Hardware-Komponenten anderer Hersteller zusammen.

„Ich bin sehr beruhigt, dass die Gemeinde mit dieser Modernisierung nun ein zukunftssicheres Steuerungssystem hat. Es liefert vielfältige Daten, mit denen wir die Betriebsführung weiter optimieren können“, resümiert Rainer Schmidlin.

* Die Autorin ist Technische Redakteurin bei Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KG, Minden.

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