Effizient Kläranlagen steuern

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In letzter Zeit häufen sich Berichte über die vielfältigen Möglichkeiten Windows-basierter Automatisierungslösungen in der Fachpresse. Immer öfter tauchen Schlagwörter wie Microsoft Back Office, …

In letzter Zeit häufen sich Berichte über die vielfältigen Möglichkeiten Windows-basierter Automatisierungslösungen in der Fachpresse. Immer öfter tauchen Schlagwörter wie Microsoft Back Office, AxtiveX oder OLE for Process Control (OPC) auf. Überzeugend läßt sich die Leistungsfähigkeit dieses Standardsystems an den vielfältigen Anwendungen erläutern, zum Beispiel bei der Steuerung des Klärwerks Fahrland.

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  • 1. Effizient Kläranlagen steuern Automatisierungstechnik Thomas Schulz • Werner Zuchhold Gleiche Anordnung In letzter Zeit häufen sich Berichte über die vielfältigen für jedes Prozeßbild Möglichkeiten Windows-basierter Automatisierungslösungen in der Gerade in Klärwerken ist es wichtig, daß sich der Betreiber leicht einen Fachpresse. Immer öfter tauchen Schlagwörter wie Microsoft Back Überblick über den Anlagenzustand ver- Office, AxtiveX oder OLE for Process Control (OPC) auf. Auch schaffen kann. Um die wichtigen Bild- schirmelemente leicht wieder zu finden, Wonderware setzt mit seiner Prozeßvisualisierung InTouch als Teil sind sie in jedem Prozeßbild gleichartig der FactorySuite ausnahmslos auf diese zukunftsweisenden angeordnet. Zu diesen Elementen gehört Techniken. Überzeugend läßt sich die Leistungsfähigkeit dieses das Feld Alarmlistenanwahl am linken oberen Bildschirmrand. Wird dieses Feld Standardsystems an den vielfältigen Anwendungen erläutern, zum mit der linken Maustaste angeklickt, er- Beispiel bei der Steuerung des Klärwerks Fahrland. scheint das Alarmlisten-Fenster auf dem Bildschirm. Dieses legt sich dann über das Prozeßdarstellungsfeld. In diesem Alarm- Windows-basierte Systeme sind heute überdurchschnittliches Maß an Übersicht- listen-Fenster erkennt der Bediener die bereits ein Standard in verschiedenen lichkeit für seine Anlage. letzten anstehenden Alarme. Automatisierungsanwendungen. Dies ist Das universelle Visualisierungssystem Daneben befindet sich die Alarmzeile. neben der rasanten Entwicklung der InTouch läßt sich für nahezu alle Appli- Hier steht der Alarmtext zum jüngsten Rechentechnik vor allem der Betriebs- kationen einsetzen. Zu den fast unzäh- eingetroffenen Alarm mit Datum, Uhrzeit sicherheit von Microsoft Windows NT 4.0 ligen Projekten gehören Applikationen sowie Alarmzustand. Darunter befindet zu verdanken. Leistungsfähige objekt- für den Maschinen- und Fahrzeugbau, sich das Feld mit der eigentlichen An- orientierte Prozeßvisualisierungssysteme Leitzentralen für Logistik- und Förder- lagendarstellung – der eigentliche tech- wie InTouch bilden den Kern der Appli- anlagen, Visualisierungen von Block- nische Teil der Visualisierung. Dieses kationen. heizkraftwerken und Prüfständen, Leit- Feld stellt die vom realen Prozeß kom- Mit komfortablen Editier- und Zei- stände für Wasserver- und -entsorgungs- menden Daten bildlich dar; hier wird chenfunktionen, umfangreichen Anima- anlagen sowie für die Nahrungsmittel- der Prozeß mit den jeweils grafischen tionsverknüpfungen, konfigurierbaren industrie und selbst Netzleitzentralen für Mitteln „bedient“. Alle anderen Elemente Standardmodulen, Echtzeit- und histori- Energieverteilungsunternehmen. Das haben dagegen eher Verwaltungsfunk- schen Trenddiagrammen, Alarmfenstern, System ist vom Einzelplatz bis hin zu tionen. Bibliotheken mit vielen fertigen und kon- kompletten großen Fabriken skalierbar. Unter den Anlagenbildern ist das Kom- figurierbaren Wizards und einer ma- Verteilte Architekturen werden ebenso ponentenanwahl-Menü angeordnet. Die- kroähnlichen Skriptsprache hat nicht nur wie Client-Server-Lösungen. Zur An- ses besteht aus verschiedenen Feldern. der Anlagenautomatisierer leichtes Spiel, bindung an die auf dem Markt befind- Das Anwählen eines beschrifteten Feldes sondern auch der Bediener erhält ein lichen Steuerungen und Feldbussysteme aktiviert die entsprechende Komponente: kann auf eine Bibliothek von über 500 Man erzeugt ein Dialog-Fenster zu dieser verschiedenen Treibern zurückgegriffen werden. Die leichte Bedienbarkeit und Lei- Dipl-Ing. Thomas Schulz (34) ist als Prozeßleitsystem stungsfähigkeit von InTouch läßt sich am Vertriebsingenieur Windows (InTouch, Acron) Beispiel der Anfang 1997 im Auftrag der der Wonderware Wabag-Leipzig GmbH neugebauten Klär- GmbH in München anlage Fahrland zeigen. Die gesamte Au- verantwortlich für Störmelde- das Büro Berlin. Seit Protokoll- tomatisierung für diese Kläranlage ver- 1991 ist er im Ver- drucker drucker wirklichte die Berliner Ingenieurgesell- trieb für technische schaft für Automatisierungs- und Com- Software tätig. Er stu- putertechnik Aucoteam (Kasten). dierte Maschinenbau Die Aucoteam-Spezialisten setzten für an der TU Budapest. Prozeßanschluß die Klärwerksautomatisierung in Fahr- 3964R (RK512) Dipl.-Ing. Werner land auf PC-Technik mit Microsoft Win- Zuchhold (50) ist dows für die Prozeßleittechnik. Für die seit 1991 als Ge- Simatic Steuerung werden Simatic-SPS S5-115U schäftsführer der S5-115U Aucoteam GmbH in sowie S5-100U genutzt. Als Software Berlin verantwort- kommen das Visualisierungssystem In- lich für den Bereich Touch und ein Protokolliersystem zum Softwareenginee- Einsatz. Vernetzt wird das Leitsystem mit ring. Er studierte In- der SPS-Technik über 3964R (RK 512). formationstechnik an der TU Dresden. Bild 1. Automatisierungskonfiguration Bild 1 zeigt die Automatisierungskon- für die Kläranlage Fahrland figuration. 8 Heft 3-4/1998 •
  • 2. Komponente. Die Komponenten bein- Automatisierungstechnik halten von links nach rechts die Proto- kollierung, das vorherige Anlagenbild, die Paßworteingabe, die neue Paßwort- vergabe sowie die Bildanwahl-Matrix. Mit der Bildanwahl-Matrix kann der Be- diener ein anderes Anlagenbild im dar- über liegenden Feld aktivieren. Die obere Zeile der Bildanwahlmatrix enthält Auswahlmöglichkeiten für „Über- sicht“ und „Trend“. Die zweite und dritte Zeile gibt wichtige Informationsbereiche wieder. So stellt der Informationsbereich „Zulauf“ eine Übersicht über die Fäkal- annahme und die Rechenanlage mit dem folgenden Meßschacht dar. Der Bereich „Biologische Reinigung“ beinhaltet die Belebung und die Nachklärung. Automatisierung Bild 2. Anlagenbild Zulauf Kläranlage für Wasser- und symbole. Die Anzeigen signalisieren dem bereichs, so wird durch Mausklick der Abwassertechnik Anlagenfahrer, in welchem Zustand sich Standort der auftretenden Meßwerte sig- das Betriebsmittel befindet. Im Automa- nalisiert. Klickt man auf die Bezeichnung Das Unternehmen Aucoteam entstand tikbetrieb ist kein Ein- oder Ausschalten eines Meßbereichs, erscheinen die einzel- 1991 im Rahmen eines Management- möglich. Dies erlaubt erst der Hand- nen Anlagenbilder wie Zulauf, Sand- und Buy-Out-Vorhabens mit Beteiligung von betrieb. Fettfang, Belebung/Nachklärung, Ablauf, Führungskräften und Mitarbeitern aus dem Forschungszentrum der Elektro- Fährt der Bediener mit der Maustaste Rückschlamm-Pumpenwerk und Schlamm- Apparate-Werke (EAW) Berlin. Das auf das Bildanwahl-Feld Übersicht und entsorgung. Der Bediener erreicht auf Wachstum von jährlich 20% bis 25% drückt die Maustaste, gelangt er in das diese Weise schnell den Dialog mit den demonstriert die gelungene strategische Bild der Kläranlage Fahrland in Karten- relevanten Anlagenteilen. Orientierung auf kundenorientierte Pro- darstellung. Dieses Bild zeigt in Form Wie leicht bedient werden kann, zeigt blemlösungen. Ein Schwerpunkt bildet einer Karte die Anlage mit den wesent- auch folgendes Beispiel: Wählt man im die Erstellung kompletter Automatisie- lichen Prozeßgrößen. Bewegt man sich Anlagenbild Zulauf (Bild 2) die Füll- rungslösungen vor allem für die Wasser- mit der Maustaste über das Bild, so ver- standsanzeige, blendet sich ein Bildmakro und Abwassertechnik. ändert sich die Cursordarstellung. Er- ein (Bild 3). Hier kann über Schieberegler scheint eine Umrandung eines Meß- ein unterer und ein oberer Grenzwert zu- Prozeßbilder leicht bedienen Der Bediener kann gezielt und schnell die relevanten Anlagenteile anwählen. Dies erreicht er mit Hilfe von Maus- betätigungen in den Steuerungsfeldern oder Texteingaben mittels Tastatur in die entsprechenden Felder. Zur Visualisie- rung und Steuerung werden unter an- derem Analoganzeigen, Buttons sowie Farbumschläge für Maschinensymbole genutzt. Die Analoganzeigen sind den Bedie- nern von herkömmlichen Anzeigegeräten bekannt. Sie zeigen den physikalischen Meßwert sowie den oberen und den un- teren Grenzwert an. Unter- oder über- schreitet die angezeigte Meßgröße einen Grenzwert, ändert sich die Anzeige: Der Meßwert wird rot dargestellt. Jederzeit kann der Bediener einen neuen Grenzwert für eine Meßgröße vorgeben. Eindeutig sind auch die Farbumschläge für die Be- triebsmittel: grün bedeutet ein-, grau aus- geschaltet und rot gestört. Viele Anlagenbilder enthalten ergän- zende Zustandsanzeigen der Maschinen- Bild 3. Anlagenbild Zulauf mit Bildmakro für Füllstandsanzeige 10 Heft 3-4/1998 •
  • 3. geordnet werden, der vom Füllstand des Automatisierungstechnik Speichers abgeleitet wird. Die eingestell- ten Grenzwerte übernimmt die SPS, so- bald der Button Übernahme betätigt wird. Sämtliche Eingaben überprüft InTouch auf Syntax, Plausibilität und Eingabebe- rechtigung. Trends und Alarme Ein weiteres Merkmal, um die Lei- stungsfähigkeit einer Visualisierung zu beurteilen, stellt der Komfort bei der Anzeige und Archivierung von Prozeß- daten und Alarmen dar. InTouch legt alle Alarme und historischen Daten in speziellen Dateien ab, die am Bild- schirm verfolgt oder ausgedruckt werden können. Das Bild Historischer Trend bietet vie- le Buttons zur Einstellung der Trend- darstellung. Mit Rollbalken läßt sich ein Bild 4. Alarm-Historie bestimmtes Zeitintervall darstellen. Mit Pfeilbuttons kann man sich in den einge- auch dehnen und stauchen. Der Meßwert- werden die momentanen Werte der Meß- stellten Zeitspannen in der Trenddarstel- button zeigt die Eintritts- und Austritts- daten angezeigt. lung vor und zurück bewegen. Zur bes- größe des Meßwerts des augenblicklich Das Bild Aktuelle Alarme beinhaltet die seren Auswertung lassen sich die Kurven dargestellten Trends. Im aktuellen Trend letzten anstehenden Alarme in vorgefer- tigten Alarmfenstern. Mit Hilfe des Mel- deklartexts und der Benennung der Meß- stelle läßt sich der Alarm leicht zuordnen. News zum Thema Der Bediener kann auch von einer Alarm- darstellung in eine andere wechseln. Drei Die Wonderware Corporation und Phoenix Contact haben auf der Fachmesse unterschiedliche Möglichkeiten stehen SPS/IPC/Drives im November letzten Jahres eine Vereinbarung unterzeichnet, wonach zur Verfügung, um zu quittieren: alle die beiden Unternehmen die Automatisierungssoftware FactorySuite von Wonderware auf Alarme, Alarmgruppen oder einzelne Basis der Interbus-Technik gemeinsam am Weltmarkt anbieten. Phoenix Contact nimmt die Alarme. Die Farben rot für unquittiert FactorySuite als Ergänzung zur vorhandenen Automatisierungslösung PC Worx ins Programm. und blau für quittiert charakterisieren den So können Anwender, die sich für diese auf dem Open Control Standard basierende Lösung Alarmzustand. Für spätere Auswertungen entschieden haben, als Prozeßvisualisierung die HMI-Software InTouch einsetzen. werden die Alarmwerte komplett vorge- Das Marktforschungsunternehmen ARC (Automation Research Corporation) hat den halten. Die Alarm-Historie (Bild 4) zeigt HMI (Human-Machine-Interface)-Markt entsprechend den Leistungsvermögen der Entwick- alle gekommenen und gegangenen, quit- lungslizenzen für die Software-Pakete neu definiert: Zur ersten Gruppe gehören die Low- tierte und unquittierte Alarme. Cost-Pakete bis etwa 1 000 $. Die zweite Gruppe sind typische OEM-Produkte – hierzu zählen die Integrated Packages für ungefähr 2 500 $. Die dritte Gruppe setzt sich aus Know-how vom Systemintegrator den Client-Server-Systemen von 3 500 $ bis 4 000 $ zusammen, die bevorzugt bei End- Die Verwendung moderner Visualisie- kunden zum Einsatz kommen. Diese Systeme sind modular und skalierbar. Die Schnitt- rungssysteme erleichtert den Anlagenfah- stellenverantwortung liegt allerdings beim Hersteller. Zur vierten, neuen Gruppe zählen rern die Beobachtung und Steuerung ih- die sogenannten Software-Suites für ungefähr 10 000 $. Hier übernimmt der Anbieter rer Verfahren und Prozesse. Das hohe die Integration der Softwarekomponenten vollständig. Maß an verfügbaren Daten über den Pro- Im Zuge der Diskussion um das Thema „Jahr-2000-Fähigkeit von EDV- und Com- zeß ermöglicht die Optimierung der Pro- putersystemen“, das zumindest von der IT-Branche ernstgenommen zu werden scheint, zeßparameter. Die Verfahren werden re- weist das Unternehmen Wonderware darauf hin, daß dieses Thema für die Fertigungs- produzierbar gestaltet. Außerdem liegt umgebung mindestens genauso relevant ist wie für alle anderen Einsatzgebiete von Com- eine komplette Dokumentation vor. Die putern und Software. Nach dem 31.12.99 können viele Programme das Jahr nicht mehr Investition in ein Prozeßvisualisierungs- eindeutig bestimmen. Da das Datum oft für Berechnungen verwendet wird (z. B. zur Be- system zahlt sich daher meist in Kürze rechnung des Haltbarkeitsdatums), müßten alle Stellen im Programm gefunden werden, aus. an welchen das Datum genutzt wird. Dies ist sehr aufwendig. Datumsangaben werden für Der Preisverfall der benötigten Hard- historische Daten, Alarmerfassung und -auswertung sowie ergebnisgesteuerten Aufgaben ware läßt die Anschaffungskosten für genutzt. Mögliche Probleme sind: Datenverlust, Systemfehler oder Produktionsausfall. PC-basierte Visualisierungssysteme im- Aber selbst für Programme, in denen das Datum keine sofort ersichtliche, relevante Rolle mer günstiger werden. Systemintegratoren spiele, bleibt es nicht ohne Einfluß: Programme können ab einem bestimmten Datum ge- wie Aucoteam bringen das notwendige löscht werden, Lizenzen können vorfristig ablaufen o. ä. Wonderware gibt bekannt, daß technische und branchenspezifische sich die Komponenten der neuen FactorySuite 2000 grundsätzlich für das Jahr 2000 und Know-how für die jeweilige Automatisie- darüber hinaus eignen. Die Wonderware-Anwender können ältere Applikationen aktualisie- rungsapplikation mit und erarbeiten die ren, ohne daß diese neu entwickelt oder mit großem Aufwand angepaßt werden müssen. spezifische Visualisierungslösung für das Automatisierungsproblem. ■ 12 Heft 3-4/1998 •