Die Verbandsgemeinde Dannstadt-Schauernheim ist bestrebt, ihre Einrichtungen für die Abwasseraufbereitung und Stromverteilung technisch auf hohem Niveau zu halten. Die Betriebsführung und Überwachung der beiden Bereiche, die noch aus weitgehend hardwarebasierter und heterogener Fernwirktechnik bestanden, wurden deshalb vor einiger Zeit zusammengeführt. Nun sollten die Gewerke und Systeme, die seit den 1970er Jahren kontinuierlich gewachsen waren, mit möglichst durchgängiger Automatisierungs- und Fernwirktechnik aus einer Hand umfassend und kosteneffizient modernisiert werden. Erforderlich war zudem die Einbindung neuer Funktionalitäten, darunter die energieoptimierte Entleerungssteuerung für die Rückhaltebecken.

Durchgängig zukunftsfähig

Ziel der Modernisierung, die von der I.E.M.Q-synergetics mbH (Ingenieurgesellschaft für Elektrotechnik, Mess- und Regeltechnik, Qualitätsoptimierung) ausgeführt wurde, war die Installation einer möglichst bedienungs- und wartungsfreundlichen sowie flexiblen und zukunftsfähigen Fernwirktechnik. Insgesamt waren in Entfernungen von 1,5 bis 9 km zur Leitwarte 15 abwassertechnische sowie 45 Trafostationen für die Energieverteilung anzubinden, auf dem Gelände des für 15 000 Einwohnerwerte ausgelegten Klärwerks außerdem Pumpstation, Becken und die kommunale Stromeinspeisung.

Als zentrale Steuerung für das Klärwerk installierte I.E.M.Q-synergetics einen Controller Simatic S7-400 mit Profibus-fähiger CPU im Schaltschrank der Leitwarte. So konnten mittels Peripheriebaugruppen ET 200 auch die älteren I/Os einiger unveränderter Einrichtungen angekoppelt werden. Ein zusätzlicher Kommunikationsprozessor macht die Kopfsteuerung Ethernet-fähig und verbindet sie über einen Switch mit einem Druckerserver, einer Engineering-Station, einem Laborrechner und dem SCADA-System Simatic WinCC für die zentrale Visualisierung, Überwachung und Datenhaltung. Die Verbindung zum öffentlichen Telefonnetz stellt ein Router her, während das Rathaus über eine bereits bestehende MDSL-(Multirate Digital Subscriber Line-)Leitung angeschlossen ist.

Fernwirken mit System

Für das Bedienen und Beobachten sämtlicher Gewerke von der Leitwarte aus wurde das auf Simatic S7-300, S7-400 und das Prozessvisualisierungssystem WinCC zugeschnittene Fernwirksystem Sinaut ST7 gewählt und "auf mehrere Schultern verteilt": So sind die Fernwirkanschaltungen im zentralen Schaltschrank über vier Standleitungsmodems MD2 und Kommunikationsbaugruppen TIM (Telecontrol Interface Modul) realisiert. Jedes Modem bindet zwei Kommunikationslinien an - eines für die abwassertechnischen Einrichtungen, die anderen drei für die Trafostationen.

Gegenpart in den Schaltschränken der verteilten Gewerke sind durchgängig Kommunikationsbaugruppen vom Typ Sinaut TIM 32 mit integriertem Modem für die Anbindung der lokalen S7-300-Controller an die vorhandenen Standleitungen.Die kompakte Bauform der Geräte spart Platz im Schaltschrank und auch Installationsaufwand, weil die Kommunikation über den Rückwandbus erfolgt und separate Schnittstellen entfallen. Die an die Abläufe in Step 7 angelehnte Projektierungssoftware und eine Bibliothek vorgefertigter Bausteine erleichtern das Einrichten der Verbindungen und des Datentransfers. Um einen lückenlosen Nachweis zu gewährleisten, können die TIM-Baugruppen Datentelegramme mit einem Zeitstempel versehen und intern speichern. So lassen sich Störungen auf dem Kommunikationsweg oder temporäre Ausfälle von Baugruppen ohne Datenverlust überbrücken.

Die Sinaut-Fernwirktechnik spart zudem beim Service viele Wege, da die Automatisierungsgeräte im Feld von der Leitwarte aus - auch parallel zur Datenübertragung - programmiert und diagnostiziert werden können.

Immer und überall auf der Höhe der Prozesse

Standard für die Visualisierung von Prozessdaten aller angeschlossenen Sinaut-Stationen ist das SCADA-System Simatic WinCC, das in diesem Fall um das Add-on PM-Aqua zur Protokollierung gemäß ATV H260 erweitert wurde. Die Prozessdaten laufen auf einem zentralen WinCC-Server von Fujitsu Siemens in der Leitwarte zusammen, wo der Betrieb aller lokalen und entfernten Gewerke über rund 100 Bedienbilder komfortabel überwacht und übersichtlich beherrscht werden kann. Der Bediener bekommt die aktuellen Betriebszustände, auflaufende Stör- und Alarmmeldungen ganz klar angezeigt und kann gezielt in die Prozesse vor Ort eingreifen. Gleiches gilt für den Bereich der Stromverteilung. Über das Sinaut-Fernwirksystem ist der Betriebselektriker jederzeit in der Lage, beim Ausfall einer Trafostation die erforderlichen Umschlüsse einzuleiten, um beispielsweise die Straßenbeleuchtung auf alternativen Wegen aufrechtzuerhalten. Hinzu kommt ein über Ethernet bzw. MDSL angebundener WinCC-Client mit identischer Funktionalität im Rathaus, so dass der Betrieb auch von dort aus geführt werden könnte.

Um auch außerhalb der regulären Dienstzeiten flexibel und reaktionsfähig zu bleiben, kann sich der Bereitschaftsdienst per Laptop und Fernbedienungssoftware direkt auf dem WinCC-Server einwählen, das Ausmaß von Störungen erkennen, beurteilen und bei Bedarf eingreifen.

Offen für Erweiterungen

"Mit dem neuen SPS-basierten Automatisierungs- und Fernwirksystem von Siemens ist der Betrieb entschieden komfortabler, wartungsfreundlicher und in Summe effizienter und wirtschaftlicher geworden", resümiert Klärmeister Torsten Hohl nach den durchweg positiven Erfahrungen in der Praxis. Dabei ist die neue Installation noch längst nicht voll ausgereizt und offen für bereits geplante Erweiterungen, wie die Optimierung des Energieeinsatzes an den großen Schneckenwerken.

Sinaut - Vorteile auf einen Blick

- Freie Netzwahl, da alle seriellen und Ethernet-basierenden WAN-Typen kombinierbar sind

- Eine Bibliothek vorgefertigter Bausteine erleichtert das Einrichten der Verbindungen und des Datentransfers

- Datentelegramme lassen sich mit Zeitstempel versehen, um Ausfälle ohne Datenverlust zu überbrücken

- Automatisierungsgeräte können von der Leitwarte aus programmiert und diagnostiziert werden