Unser Kommandoraum und das Steuerungskonzept    2005 - 2016

Der erste Kommandoraum mit vielen elektromechanischen Steuerschalter, Amperemeter und dem Leuchtschaltbild
im Vergleich 3 neue PLS-Computer Arbeitstationen mit zwei Monitore bedienbar mit Maus und Tastatur

Der erste Kommandoraum mit Schaltpult 1973 - 2006 Steuerschalter, Amperemeter und Leuchtschaltbild am 27.08.2005

PLS Leitsystembild Abwasser	PLS Leitsystembild Faulung	PLS Leitsystembild Energie	PLS Leitsystembild Hilfsbetriebe

PLS Leitsystembild Übersicht	PLS Leitsystembild Fernwirken	PLS Leitsystembild PS-Hafen	Betriebsdaten-Diagramm Zulauf

Prozessleitsystem UV-200 Unterverteilung Biologie Bedienstation mit PLS-Computer und 2 Bildschirmen am 11.02.2006

Unser Steuerungskonzept besteht aus 3 Prozessleitsystem Stationen (PLS) und SPS     (ab 2006)

3 Die Standorte und Kommandoräume

Jeder der 3 Kommandostandorte ist ausgestattet mit einen PLS-Computer mit zwei grossen Bildschirmen dem Prozessleitsystem (PLS). Der PLS Computer ist verbunden mit Maus und Tastatur für die Bedienung auf den zwei Bildschirmen werden die Funktionsabläufe der laufenden Anlagenteile visualisiert dargestellt. Wird ein Funktionsablauf geändert oder modifizieret, geschieht dies nur im Software Bereich. Drahtverbindungen müssen keine geändert werden, und somit entfallen auch Änderungen im Elektroschema.

Diese 3 Stationen / Standorten sind durch Lichtwellenleiter im Ringsystem verbunden.

1. Kommandoraum Unterverteilung Bedienstation PLS UV-100 Mechanische Reinigung

2. Kommandoraum Unterverteilung Bedienstationen PLS UV-200 Biologische Reinigung

3. Kommandoraum Unterverteilung Bedienstationen PLS UV-300 Schlammbehandlung

4. Zwei dieser 3 Stationen sind für den redundanten Betrieb vorgesehen

Kommunikation PLS  ⇒  SPS  ⇒  Sensoren  ⇒  Aktoren

Die Kommunikation (Verbindung) zu den verschiedenen Systemen PLS  ⇔  SPS spielt hier eine wichtige Rolle.
Die einzelnen Prozessabläufe (SPS-Programme) arbeiten meist autonom, oder über Prozessübergreifende Abhängigkeiten.
Die eingesetzte Software ist in der ARA Untermarch Win-CC von Siemens.
Der Datenaustausch zwischen den 3 Standorten erfolgt über (LWL) Lichtwellenleiter.
Innerhalb der Unterverteilungen sind die vielen Schaltschrankfelder mit modularen und fein skalierbaren ET200 SPS-System bestückt.
Die zentrale Automatisierung SPS S7-400CPU ist mit den modularen ET200 SPS-System über Profibus vernetzt.
Die Vorort ET200 SPS-Anlageteile wie Sandfangräumer und Frischschlammeintrag sind mit Ethernetverbindungen erschlossen.
Ethernet hat den Vorteil, dass es weit verbreitet ist, grosse Datenmengen schnell übertragen kann und günstig ist.
Im Direktverkehr zwischen mehreren SPS Steuerungen (Siemens Simatic SPS S7-400 CPU 414-3) und Vorort dezentraler Preipherie (Siemens Simatic SPS S7-ET200 SPS-Systemen)
wird Ethernet als Standard eingesetzt.

Für die Kommunikation von der Speicherprogrammsteuerungen (SPS) zu den Sensoren (Eingängen) und zu den Aktoren (Ausgängen) wird meist eines der vielen Feldbussysteme wie:

eingesetzt. In unserer Anlage ist das System von Siemens also Profibus im Einsatz.

Jede einzelne PLS Station ist über Profibus DP Kabel mit einer zentralen, autonomen SPS eingebunden.

Diese Automatisierung SPS S7-400CPU-Zentrale bedient zahlreiche dezentrale Peripheriegeräte ET 200. In jedem Schaltschrankfeld ist ein dezentrales Peripheriesystem ET 200 mit zentralen SPS mit Profibus DP Kabel verbunden. Die in den externen Vorort Schaltschränke eingebauten ET 200 sind mit Ethernet Verbindungen mit dem Netzwerk verbunden.

Anlageteile die autonome Vorort SPS Steuerungen aufweisen

• UV-350   Blockheizkraftwerk Avesco Liebherr TBG 924-2k (Erstellungsjahr: 2017)

• UV-400   Überschussschlammentwässerung (Erstellungsjahr: 1994 Sanierung: 2012)

• UV-500   Faulschlammentwässerung (Erstellungsjahr: 1985 Sanierungen: 1997 und 2014)

Werden SPS Systeme und Schaltanlagen mit Vorort-Bedienpaneals beibehalten.

Die Verfahrenstechnische Ausrüstung der ARA Untermarch sieht nach erfolgtem Ausbau wie folgt aus:
(Stichwortartige Zusammenfassung)

• Zulaufhebewerk:    3 Schneckenpumpen (seit 2018 mit Frequenzumrichter)

• Siebrechenanlage:    2 Sieb-Rechenanlagen ROTAMAT ®

• Rechengutwaschpresse:    1 Waschpresse (seit 2015 in Betrieb)

• Sandfang:    2 Becken im Paralellbetrieb

• Sandwaschanlage:    (seit 2009 in Betrieb)

• Vorklärung:    2 Becken im Paralellbetrieb (jeweils 1 Becken in Betrieb)

• Frischschlamm-Entnahme:    2 Entnahmeschächte im Paralellbetrieb (jeweils 1 Schacht in Betrieb)

• Denitrifikation:    4 Becken im Paralellbetrieb (Anoxbecken 1 bis 4)

• Zwischenhebewerk:    2 Rohrschneckenpumpen

• Nitrifikation:    2 Becken im Paralellbetrieb (Belüftungsbecken 5 und 6)

• Nachklärung:    4 Becken im Paralellbetrieb (NKB 1 bis 4)

• ÜSS Entwässerung:    1 Dekanter (Überschussschlamm)

• Schlammfaulung und Stapelung:    (1 Faulraum 1 Nacheindicker und 1 Stapelraum)

• FAS Entwässerung:    1 Dekanter (Faulschlamm)

• Blockheizkraftwerk:    1 Turbo Gasmotor für die Gasverwertung

• Gasfackel:    für Notfall Gasverwertung

• Diverse Hilfsbetriebe für Verfahrens- und Gebäudetechnik

Das SPS-PLS Konzept zeigt die vorgesehenen Systeme. Es sind 5 Unterverteilungen mit Prozessteuerungen sowie die Kopfstation für die Bewirtschaftung der Aussenbauwerke. Bei der Kopfstation ist keine Software für die Bewirtschaftung vorgesehen. Diese wird zu einem späteren Zeitpunkt, zusammen mit der Aufschaltung der Aussenbauwerke erstellt.

Prozessleitsystem (PLS) und Speicherprogrammsteuerungen (SPS) werden im Steuerungskonzept der Abwasserreinigungsanlage Untermarch eingesetzt. Durch die Aufteilung der einzelnen Prozessabläufe auf einzelne dezentrale Speicherprogrammsteuerungen wird die Intelligenz aufgeteilt. Man spricht hier von dezentralen Automation.

Systemaufbau dieser Steuerungen

Eine automatisierte Anlage ist hierarchisch aufgebaut:

Die Steuerung ist der Master.

Die Sensoren und Aktoren sind die Slaves.

Die Steuerung (Master) bestimmt also, wer wann kommunizieren darf. Während dem Betrieb liest die Steuerung in Echtzeit die Sensoren, berechnet sofort die neuen Werte und gibt sie an die Aktoren aus, also an die Antriebsmotoren oder Stellventile.

Wichtig ist, dass dieser Zyklus von lesen, rechnen und schreiben innerhalb einer bestimmten Zeit, der Zykluszeit abläuft. Nur dann ist garantiert, dass die Steuerung in Echtzeit arbeitet. Je nach Anwendung muss die Zykluszeit in einer halben Millisekunde liegen.

Weniger Kabel Dank Feldbus

Bevor sich die Feldbusse durchsetzten, also bis Anfang der 90er-Jahre, waren die Sensoren und Aktoren einzeln verdrahtet. Das heisst, von jedem Sensor musste ein Kabel bis zur Steuerung verlegt werden. Heute führt ein dezentrales Ein- und Ausgangsmodul vor Ort, erst dort werden die Sensoren und Aktoren angeschlossen. Das E/A-Modul kommuniziert über den Feldbus mit der Steuerung und kann dadurch auch in verschiedenen Schutzarten ausgeführt werden. Wasser- und Staub-Geschützt bis (IP67) oder nach der ATEX-Norm (Explosionsgeschützt).

Da ein Feldbus meist echtzeitfähig sein muss können keine bestehenden Bussysteme wie Ethernet (aus der Bürokommunikation) verwendet werden.

Pflichtenheft PLS / SPS

Das Anforderungsprofil für eine solche komplexe Steuerung ist im Pflichtenheft PLS/SPS festgehalten.

Betriebsdaten

Die Betriebsdaten werden elektronisch vom PLS aufgezeichnet. Diese Aufzeichnungen werden dem Betriebsdatenrechner übergeben, von diesem ausgewertet und anschliessend archiviert. Labordaten werden in die vorgefertigten Formulare eingetragen. Einmal pro Tag werden diese von Hand ins Betriebsdatenprogramm eingegeben. Diese Daten werden mit einem Backup täglichlich archiviert.

Im August 2007 wurde das EDV Betriebsdatenprogramm erneuert und der ausgebauten Anlage angepasst. Unser grosse Vorteil, die Daten werden elektronisch gespeichert und archiviert. Wir haben einen schnellen Zugriff um die Daten in Tabellen und Grafiken darzustellen. Ausserdem entfallen die viele Handberechnungen der Werte für die Tages- Monats- und Jahresauswertungen.

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