Wasseraufbereitung So optimiert Mitsubishi Electric eine Kläranlage in Irland

Autor / Redakteur: Detlef Koffke, Klaus Petersen / Dipl.-Ing. (FH) Tobias Hüser

Was tun, wenn die Betriebskosten einer Wasseraufbereitungs- und Kläranlage in die Höhe schießen? Mithilfe eines Automatisierungskonzepts, Frequenzumrichtern und einer optimierten Datenverwaltung zeigt Mitsubishi Electric, wie der Energieverbrauch modernisierter Anlagen sinkt. Eine Software zur Fernwartung und -instandhaltung garantiert zudem die Kontrolle sämtlicher Prozessschritte.

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Mit MAPS, einer integrierten Anwendung zur Dokumentationsverwaltung mit Diagnose- und Wartungstools, lassen sich Engineering-, Inbetriebnahme- und Instandhaltungskosten deutlich senken.
Mit MAPS, einer integrierten Anwendung zur Dokumentationsverwaltung mit Diagnose- und Wartungstools, lassen sich Engineering-, Inbetriebnahme- und Instandhaltungskosten deutlich senken.
(Bild: Mitsubishi Electric)

Die Umweltbehörde EPA (Environmental Protection Agency) kontrolliert Wasseraufbereitungs- und Kläranlagen in Irland nach strikten Umweltschutzvorgaben. Die Grundlage dafür ist ein spezielles Berichtswesen, das über die aktuellen Prozessabläufe Auskunft gibt. Um sicherzustellen, dass alle Vorgaben erfüllt werden, müssen die Anlagenbetreiber stets über die laufenden Prozesse informiert sein. Bei einer Anlage im Osten des Landes und vier zugehörigen Klärwerken waren beide Verfahren – Aufbereitung und Klärung – allerdings stark dezentralisiert und die bisherige Infrastruktur nicht auf einen schnellen Informationstransfer ausgelegt. Regelmäßige Kontrollen durch die Behörde standen somit auf der Tagesordnung.

Um diese zeitintensiven Besuche zu vermeiden, suchten die Betreiber in Zusammenarbeit mit Mitsubishi Electric nach einer Lösung. Neben einem effizienteren Informationstransfer sollte der Energieverbrauch der Anlagen reduziert werden, um Ressourcen zu sparen und Kosten zu senken. Mitsubishi Electric implementierte eine ganzheitliche Automatisierungslösung, die sich aus der Mitsubishi Electric iQ Steuerungsplattform, verschiedenen Frequenzumrichtern und GOT Bedienterminals zusammensetzt.

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Entwickelt und visualisiert wurde die Lösung mit der Mitsubishi Adroit Process Suite (MAPS), einer integrierten Anwendung zur Dokumentationsverwaltung mit Diagnose- und Wartungstools. Dort werden die archivierten Daten zentral aufbereitet und dem Nutzer anschaulich über die Adroit Scada Intelligence Suite (ASI) zur Verfügung gestellt. Die Kommunikation zwischen den lokalen Pumpstationen und der zentralen Anlage erfolgt dabei über ein GPRS-Netzwerk.

Frequenzumrichter steigern Energieeffizienz

Für die Regelung der Hochdruckpumpen setzen die Betreiber auf die Frequenzumrichter vom Typ FR-F740. Mit sensorloser Vektorregelung (SLV), automatisierter Motordatenerkennung im laufenden Betrieb, Soft-PWM zur Geräuschreduktion sowie spezieller Verfahren für eine überproportionale Energieeinsparung in einem Leistungsbereich von 0,75 bis 630 kW sorgen die Stromrichter für eine gesteigerte Anlageneffizienz.

MAPS verknüpft drei grundlegende Aufgaben im Anlagenbau miteinander – die Programmierung der SPS, die Entwicklung der Prozessleitapplikation sowie die Erstellung und Aktualisierung der Dokumentation. Die Software-Bibliothek enthält hierfür vorgefertigte Templates. Im Fall der Wasser- und Abwasserindustrie beziehen sich diese Bausteine auf Automatisierungsobjekte wie Pumpen, Ventile, Tanks und Durchflussmesser.

Ein Template beinhaltet das in der Steuerung abgebildete Verhalten, das Faceplate – also die graphische Darstellung, die Alarme, die Datenarchivierung des betreffenden Objektes, die Tags als Bestandteile des Prozessleitsystems sowie die Liste aller im Programm verwendeten digitalen und analogen Ein- und Ausgänge. In Zusammenarbeit mit Adroit Technologies entstanden für die Anwendung der irischen Wiederaufbereitungsanlage kundenspezifische Templates. Nach erfolgreicher Verifizierung konnte die komplette Inbetriebnahme der kleinen bis mittelgroßen Kläranlagen in weniger als einer Woche durchgeführt werden.

Fernzugriff kontrolliert sämtliche Prozessschritte

Die Betreiber können nun jederzeit durch Kommunikationslösungen, Konzepte zur Fernsteuerung und ein flexibles Datenmanagement den Status aller Anlagenteile von zentraler Stelle visualisieren. Alle notwendigen Daten werden automatisch archiviert. In der Folge entfallen die Kosten der lokalen Datenerfassung, weil die Anlagenwerte vor Ort überprüft werden.

Dabei sorgt Windows Security dafür, dass ausschließlich autorisierte Personen auf die Prozesse zugreifen können. MAPS greift auf diese Benutzerstrukturen zu und verwaltet die Rechte innerhalb der Applikation. Außerdem verwendet die Software die in Windows Security hinterlegten Nutzerprofile, um Einstellungen innerhalb der Applikation abzurufen und zu sichern. Konfiguriert ein Benutzer beispielsweise einen Trend mit mehreren Kurven zur Laufzeit, speichert die Software die Konfiguration in dem persönlichen Windows-Nutzerprofil automatisch ab.

Transparente Abläufe verkürzen Stillstandzeiten

Die lokalen GOT-Bedienterminals zur Überwachung und manuellen Steuerung der einzelnen Stationen bringen Transparenz in die Funktionsabläufe und ermöglichen einen prozessorientierten Dialog zwischen Bediener und Anlage. Da alle relevanten Informationen unmittelbar zur Verfügung stehen, hat der Mitarbieter im Servicefall einen vollständigen Überblick über alle Systemprozesse.

Neben der einfachen Bedienung und Konfiguration sowie einer besonders kurzen Reaktions- und Bildlaufzeit verfügen die Geräte über Diagnosefunktionen. Das Reportsystem gewährleistet eine schnelle Fehlererkennung und verkürzt dadurch die Stillstandzeiten. Über eine Alarmsystem werden Probleme umgehend in der Zentrale angezeigt. Zudem übermittelt das System über handelsübliche mobile Endgeräte eine Textnachricht an die Mitarbeiter des Service-Teams. Die Mitarbeiter können aber auch aktiv Niveaudaten und aktuelle Zustände von Pumpen und Sensoren per SMS anfordern.

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Die richtige Information im passenden Format

Neben der Archivierung der Daten sollten alle anfallenden Informationen in einer möglichst übersichtlichen Form darstellbar sein, damit die Betreiber rechtzeitig reagieren können. Im Fall der irischen Anlage übernimmt die Adroit Scada Intelligence Suite (ASI) die Datenaufbereitung.

In regelmäßigen Abständen wird die Datenbank nach relevanten Informationen durchsucht, die dann in einen bestimmten Kontext, z.B. eine spezielle Pumpe, gebracht werden. Zu dieser Pumpe gehören Angaben zu Ort, Verfügbarkeit, Fördermengen, Energieverbrauch und weitere anwenderspezifische Daten. Einmal konfiguriert, werden diese Informationen periodisch im so genannten Data Warehouse unter Berücksichtigung des jeweiligen Kontextes abgelegt.

Anschließend können die Daten in einem Report, der auf Excel basiert, schnell und anschaulich dargestellt werden, um etwa die Effizienz der Pumpen durch den Vergleich von Fördermenge und Energieverbrauch zu betrachten. Den Anlagenbetreibern in Irland war es zudem wichtig, die Informationen für den „EPA-Report“ (EPA = Environmental Protection Agency) der irischen Umweltbehörde in einem vorgegebenen Format liefern zu können. Mussten diese informationen früher manuell eingeholt werden, können sie jetzt automatisch und zeiteffizient über das Business Intelligence System abgefragt und zusammengestellt werden.

* Die Autoren sind Manager Industry Sector Water und Business Development Manager MAPS, Mitsubishi Electric Europe B.V., Ratingen.Kontakt: Tel. +49-2102-486-0

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