Fernwirktechnik in der Wasserversorgung Wie Sie Fernwirktechnik zur Steuerung und Anbindung an die Leittechnik nutzen

Autor / Redakteur: Tarak Viol und Joachim Ledermann / Dr. Jörg Kempf

Im Wasserbereich setzt der südhessische Energiedienstleister GGEW auf Fernwirktechnik von Wago – und zwar mit Doppelfunktion: Ein Industrie-PC im Tiefsammelbehälter und Controller in Hochbehältern werden für die Steuerung der kompletten Wasserversorgung eingesetzt. Sie sind über das Fernwirkprotokoll gemäß IEC 60870-5-104 an die Leittechnik angebunden.

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Wago-Fernwirkcontroller der Serie 750 sind in den Ortsnetzstationen für die Übertragung von Meldungen und für die Steuerung der Mittelspannungsschaltanlagen zuständig.
Wago-Fernwirkcontroller der Serie 750 sind in den Ortsnetzstationen für die Übertragung von Meldungen und für die Steuerung der Mittelspannungsschaltanlagen zuständig.
(Bild: Andreas Renz/vor-ort-foto.de)

Die GGEW (Gruppen-Gas- und Elektrizitätswerk Bergstraße) versorgt als kommunaler Energiedienstleister Menschen, Industrie- und Gewerbebetriebe in Südhessen mit Wasser, Gas und Strom. Insgesamt 16 Hoch- und Tiefbehälter sichern zusammen mit zwei Brunnen und sieben Pumpstationen rund um die Uhr die Versorgung der betreuten Gemeinden mit Trinkwasser.

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Das Wasser bezieht die GGEW fast ausschließlich aus dem hessischen Ried. Bevor es allerdings in die Haushalte gelangt, wird es im Tiefsammelbehälter Bensheim zwischengelagert. Der Speicher mit einem Volumen von 4500 m³ dient als Puffer. Von ihm aus wird das Wasser in die drei zentralen Hochbehälter Kirschberg, Süd und Schien gepumpt, die es schließlich weiterverteilen.

Fernwirktechnik für Wasserspeicher

Sämtliche Wasserbehälter und Pumpstationen werden fernwirktechnisch überwacht. Die Steuerung und Regelung des Tiefsammelbehälters Bensheim, des dortigen Pumpwerks sowie mehrerer Hochbehälter wurden in den letzten Jahren mit Wago-Fernwirktechnik gemäß IEC 60870-5-104 realisiert. Jüngstes Einsatzgebiet für die Automatisierungstechnik aus Minden war die Erweiterung der Pumpstation im Tiefsammelbehälter um zwei 100 kW-Pumpen.

Für die bestehende, über 15 Jahre alte Steuerung gab es keine Ersatzteile mehr, darüber hinaus konnte sie nicht um neue Schnittstellen erweitert werden. Die alte Steuerung wurde durch einen Wago-I/O-IPC (758-874/000-130) ersetzt. Die kompakten und robusten Steuerungen werden aufgrund ihrer Leistungsfähigkeit bei Projekten mit entsprechend anspruchsvollen Fernwirkaufgaben eingesetzt. An den Industrie-PC ist ein 15-Zoll-Touch-Panel der Perspecto-Serie angeschlossen, über das die Anlage visualisiert wird. Die vielfältigen Schnittstellen des I/O-IPC lassen Systemerweiterungen einfach zu. Die I/O-Module der Serie 753, die u.a. im Bensheimer Tiefsammelbehälter im Einsatz sind, haben zudem eine steckbare Verdrahtungsebene, was Montage und Service deutlich erleichtert.

Uwe Sänger, technischer Bereichsleiter bei GGEW, war in seiner vorherigen Position als Teamleiter Stromversorgung für die Fernwirktechnik verantwortlich und erklärt: „Wir wollten keine proprietären, sondern offene Protokolle, auch um Geld zu sparen. Die IEC 60870-5-104 auf Ethernet-Basis ist für uns eine Supersache, weil wir damit auch bei den Geräten viel flexibler sind. Nur auf diese Weise schaffen wir es, unseren hohen Automatisierungsgrad von fast 100 Prozent zu realisieren.“

An der Wago-Technik schätzen die Experten der GGEW die Möglichkeit des Fernwirkens, gepaart mit der eigenständigen Programmierung in einem Gerät. „Egal, ob IPC oder Feldbuscontroller – wir können die Fernwirktechnik abbilden und gleichzeitig Programme in derselben Steuerung hinterlegen. Dazu sind keine zwei separaten Systeme nötig“, weiß Christoph Russ vom Team Stromversorgung, der bei GGEW für die Programmierung der Steuerungen zuständig ist.

Controller kommunizieren über Modbus/TCP

In den drei Hochbehältern Kirschberg, Süd und Schien kommen Ethernet-Fernwirkcontroller (750-880/025-001) sowie diverse I/O-Module der Serien 750 und
753 zum Einsatz. Die gemäß IEC 61131-3 programmierbaren Steuerungen decken umfangreiche Anforderungen der Fernwirktechnik ab. Sie unterstützen neben Modbus/TCP (UDP) die IEC-Fernwirkprotokolle gemäß IEC 60870, IEC 61850 und IEC 61400 und eignen sich somit sehr gut zur prozessübergreifenden Automatisierung und Vernetzung der gesamten Fernwirkanwendungen.

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Die Feldbuscontroller in den Hochbehältern haben überwiegend Überwachungsaufgaben. „Der Bediener kann über eine Sollwertvorgabe vom Leitsystem aus bestimmen, bei welchem Höhenstand im Hochbehälter die Pumpe in der Pumpstation anläuft. Die SPS steuert dann die nötige Menge und schaltet die Pumpe wieder ab, wenn der Grenzwert erreicht ist“, sagt GGEW-Mitarbeiter Udo Brunnengräber, der in der Leitwarte für die Visualisierung verantwortlich ist.

Die drei Steuerungen sind über Modbus/TCP direkt an den I/O-IPC im Tiefsammelbehälter angebunden. Russ: „Wir müssen wissen, wann ein Schieber der Hochbehälter geöffnet ist, um nicht gegen das geschlossene System zu fahren. Das könnte zu Schäden führen.“ Der IPC fragt darüber hinaus die Daten für die Pumpenregelung ab.

Da die Wago-Steuerungen beide Protokolle unterstützen – das lizenzbehaftete Fernwirkprotokoll nach IEC 60870-5-104 und das offene Modbus-Industrieprotokoll –, werden die Anwendungen effi-
zient und kostengünstig reali-
siert. Das Fernwirkprotokoll wird nur dort abgebildet, wo es not-
wendig ist. Brunnengräber: „Die
Wago-Fernwirksteuerungen der Hochbehälter und des Tiefsammelbehälters kommunizieren gemäß IEC 60870-5-104 mit der Leitwarte. Untereinander erfolgt der Datenaustausch via Modbus/TCP. Das funktioniert sehr gut.“

Wissen, was im Netz passiert

Ethernet-Fernwirkcontroller des Typs 750-880/025-001 sind darüber hinaus in zahlreichen Ortsnetzstationen installiert – die GGEW setzt Wago-Fernwirktechnik seit 2008 in ihren Trafostationen ein. Ihre Aufgabe ist weitestgehend die Übertragung von Meldungen sowie die Steuerung der Mittelspannungsschaltanlagen. Technischer Bereichsleiter Sänger: „Mittels Fernüberwachung sind wir stets auf dem aktuellen Stand und sehen, wo es eine Störung gibt, sich ein Defekt anbahnt oder ein Messwert aus der Reihe läuft. Die Störausfallzeiten konnten dadurch deutlich reduziert werden.“

* T. Viol ist Technischer Vertriebsberater und J. Ledermann ist Systemberater, beide Wago Kontakttechnik GmbH & Co. KG, Minden.

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