VIPA Umweltmanagement. für Wasser-/Abwasser und erneuerbare Energien.

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1 VIPA Umweltmanagement für Wasser-/Abwasser und erneuerbare Energien

2 Globales Wassermanagement Kläranlagen Wasserversorgung Wassermanagement Einer unserer kostbarsten Rohstoffe ist Wasser. Um diesen Rohstoff zu sichern, bedarf es enormer Anstrengungen nicht nur regional und landesweit, sondern auch weltweit. In klimabegünstigten Zonen ist Wasser ein immer vorhandenes Element, während die Menschen in anderen Zonen permanent mit einer ständigen Wasserknappheit konfrontiert sind. Dazu steigt der globale Bedarf fortwährend an, wodurch die Infrastruktur für Wassergewinnung und Schmutzwasserreinigung sukzessive, ökonomisch und zukunftssicher mitwachsen muss. Ein wesentlicher Bestandteil des Wassermanagements ist eine flächendeckende Wassergewinnung und Bevorratung, sowie die wirtschaftliche Verteilung unseres Trinkwassers. Die Schmutzwasseraufbereitung und damit der Gewässerschutz von Flüssen, Wasserspeichern und Badeseen müssen natürlich im Einklang mit immer höheren Standards und gesetzlichen Vorschriften erfolgen. Zuletzt kommt noch das Thema Hochwasserschutz hinzu, um die Auswirkungen der Klimaveränderungen in vernünftige Bahnen lenken zu können. Für zukünftige energetische und landwirtschaftliche Anforderungen, die das natürliche Ökosystem erhalten und gleichzeitig den Belastungen einer globalen Gesellschaft zukünftig gewachsen sind, trägt der Schutz unserer Wasserressourcen entscheidend bei. Dieses Management ist eine Herausforderung an alle Beteiligten der Planung, der Umsetzung und der Innovation der einzusetzenden Produkte. In welchem Segment des Wassermanagements Sie sich auch bewegen, VIPA unterstützt Sie als Systemanbieter bei der Lösung ihrer Aufgaben und Anforderungen. Durch den Einsatz modernster Produkte konnten wir in allen Bereichen der Wassertechnik bereits erfolgreich bei Anlagenneubau, Modernisierung oder Vernetzung von Außenstationen mitwirken. Wir verstehen uns als Partner, der Ihre Applikationen versteht und Ihnen die notwendigen Lösungen dazu aus einer Hand anbietet. Service, sachkundige und kundenorientierte Beratung sind unser Motto, natürlich auch bei Ihnen vor Ort.

3 Erneuerbare Energien Biogasanlagen Blockheizkraftwerk Hier liegt der Schwerpunkt der VIPA-Aktivitäten im Bereich Blockheizkraftwerke (BHKW) in Verbindung mit Biogasanlagen. Diese Form der alternativen und dezentralen Erzeugung elektrischer Energie gewinnt in Deutschland immer mehr an Bedeutung. Biogasanlage Da es nicht abzusehen ist, wie lange uns die fossilen Brennstoffe wie z.b. Erdöl oder Erdgas noch zur Verfügung stehen, kommen neue Verfahren zur Energiegewinnung immer mehr zur Geltung. Eine Möglichkeit ist die Biogaserzeugung. Das Prinzip und der Bau einer Biogasanlage sind relativ einfach. Am häufi gsten werden Biogasanlagen im Umfeld der Landwirtschaft errichtet, um kurze Wege für die Energieträger zu haben. Als Grundstoffe für die Biogaserzeugung kommen alle Arten von Biomasse in Frage, also alle organischen Materialien, die aus Kohlehydraten, Eiweißen und Fetten bestehen, wie: Schlachthofabfälle Tiergülle Klärschlamm Speisereste Grünabfall Die hierfür erforderlichen Technologien kommen nicht ohne ausgeklügelte Automatisierungstechnik aus, so dass sich auch hier ein weites Feld für VIPA-Produkte eröffnet. Unser Hauptaugenmerk richtet sich langfristig auf die Zusammenarbeit mit Partnern im Bereich Biogasanlagen. Bereits seit 1999 ist unser System 200V als Hauptsteuerung für Biogasanlagen im Einsatz. Die zunehmende Steigerung der Leistungsfähigkeit und Produktivität der Anlagen bis heute haben wir mit der Entwicklung von weiteren innovativen Produkten begleitet. So kann heute eine VIPA 300S eine komplette Anlage steu ern, ist vernetzbar mit weiteren Standorten und ist allen modernen Kommunikationsmöglichkeiten gewachsen. Mit dieser Broschüre geben wir Ihnen eine Übersicht über Lösungsmöglichkeiten der einzelnen Stationen mit Produkten von VIPA.

4 Wasseraufbereitung Zentrale Leitsystem Zentral SPS LAN / INTERNET Interner Prozess Verteilerwerk Brunnen Hochbehälter Wasserspeicher Verteilerwerk Den Anfang zu einem guten Trinkwasser bilden Brunnen und Pumpstationen, die das Wasser in die Aufbereitungsanlage fördern. Trinkwassererzeugung Dabei durchläuft das Wasser verschiedene Prozesse, um aus dem Rohwasser gutes Trinkwasser in gleichbleibender Qualität, in immer ausreichender Menge zu erzeugen und mit gleichbleibendem Druck in das Verteilernetz einzuspeisen. Entfernung von Schwebstoffen, Trübungen und Verfärbungen aus dem Brunnenwasser Anpassung des ph-wertes und Desinfektion des Mediums Beigabe verschiedener Stoffe für Haltbarmachung und Lagerfähigkeit des Wassers Bevorratung über entsprechende Wasserspeicherbecken bzw. Verteilung auf Hochbehälter Druckregulierung für gleichmäßigen Wasserdruck im Verteilernetz abhängig von der Verbrauchssituation Steuerungstechnik: In vielen Fällen sind die VIPA 200V und 300S Steuerungen bereits im Einsatz und sorgen damit für sehr gute Wasserqualität.

5 Datenübertragung / Fernwirken Zentrale Leitsystem LAN / INTERNET SHDSL Zweidraht SHDSL Ethernet Ethernet Datenübertragung / Fernwirken von Außenstationen Für die Übertragung analoger und digitaler Prozessdaten von Außenstationen zum zentralen Prozessleitsystem wird die GPRS Fernwirktechnik, also ein paketorientierter Datenübertragungsdienst über Mobilfunknetze, genutzt. Das auf TCP/IP-Basis entwickelte Protokoll ist auf geringstes Datenübertragungsvolumen mit minimalem Header optimiert. Die Verbindung wird von der Außenstation aufgebaut, indem sich das dortige GPRS-Modem ins Netz einbucht. Beim Verbindungsaufbau bekommt die Außenstation vom Netzbetreiber eine interne IP-Adresse, die von anderen Teilnehmern nicht ansprechbar ist. Bricht die Verbindung wegen schlechter Empfangsverhältnisse oder einer DSL/Internet-Störung oder wegen anderer Gründe ab, so wird sie vom GPRS-Modem selbständig wieder neu aufgebaut. Damit dann keine Daten verloren gehen, werden diese auf der SPS der Außenstation mit Zeitstempel zwischengepuffert. DSL Router Ethernet 300S 300S 300S GPRS Modem Seriell SLIO 200V 300S GPRS Router Ethernet SLIO 200V 300S Wird die SPS direkt über Ethernet an einen Router angebunden, so kann die Datenübertragung auch über LAN, Festnetz-DSL, über Satellit (SAT-DSL oder Sky-DSL) oder über GPRS/ EDGE/UMTS/HSPA stattfinden. Außenstationen Die Aufnahme der Prozessdaten in der Außenstation erfolgt über eine Standard VIPA SPS. Auf ihr wird eine von uns mitgelieferte GPRS-Bibliothek installiert. Im Modem befindet sich eine SIM-Karte mit einem M2M-Tarif nach Wahl des Datenvolumens und Providers. Sicherheit und Datenschutz Die Verbindung zwischen der Außenstation und der Zentrale wird immer von der Außenstation hergestellt. Wenn die Verbindung hergestellt ist, verhält sie sich wie eine Standleitung und kann auch als Rückkanal zur Außenstation verwendet werden. Über diesen Rückkanal, also nur bei bestehender Verbindung, können Daten, d.h. Befehle oder Sollwerte, zur Außenstation gesendet werden. Vorteile und Nutzen einer sicheren Datenverbindung zwischen den Außenstationen und der Zentrale: Kostensparende Datenübertragung Einfache Plug & Play Installation Permanent online Optimierte Datensicherheitsmechanismen Unterstützung aller IP-basierenden Übertragungsmedien Die Verbindung ist über Stationskennung und Passwort (verschlüsselt) abgesichert Zur Datenübertragung wird bei Verbindungsneuaufbau ein zweiter, zufällig generierter Schlüssel verwendet Die Daten werden aktiv von der Außenstation zur Zentrale gesendet (sendendes Übertragungsprotokoll) Die GPRS-Zentrale verwirft alle Datenpakete, deren Format, Verschlüsselung und Inhalt nicht den erwarteten Vorgaben entspricht Feste monatliche Datenübertragungskosten Prozessleitsystem (Zentrale) Das Prozessleitsystem wird über einen Hardwarerouter mit Firewall-Funktionalität per DSL an das Internet angeschlossen. Wahlweise kann ein Flatvolumentarif mit dynamischer IP-Adressenzuweisung oder ein Business DSL-Vertrag mit der Zuweisung einer festen IP-Adresse genutzt werden. Bevorzugt sollte eine feste IP-Adresse gewählt werden. Bei dynamischer IP-Adresse wird ein Dienst genutzt, damit die Zentrale von den Außenstationen immer erreicht werden kann. Am Prozessleitsystem wird ein GPRS-Manager installiert und alle angeschlossenen Außenstationen konfi guriert.

6 Abwasseraufbereitung Leitsystem HMI Zentral SPS TCP/IP SPS SPS SPS SPS Netzwerk Netzwerk Netzwerk Netzwerk TCP/IP FU E/A FU E/A FU E/A FU E/A Zulauf / mech. Reinigung Biologische Reinigung Fällung Trennung Nachklärung Schlammentsorgung Rückhaltebecken Pumpstation Netzwerk SPS Zulauf und mechanische Reinigung In der ersten Behandlungsstufe mechanische Entfernung oder Filterung verschiedenartiger Feststoffe aus dem Abwasser Zuführung dieser Feststoffe in die Entsorgung Einleitung des verbliebenen Abwassers über Pumpen in die biologische Reinigung Nachklärung/ Schlammentsorgung Trennung des geklärten Abwassers vom Schlamm Abpumpen des Schlamms und Entzug des Restwassers Zuführung des eingedickten Schlamms in den Faulbehälter Rückführung des Restwassers in die biologische Reinigung Biogaserzeugung im Faulturm Pumpstation In den Unterstationen wird die Steuerung der Pumpen umgesetzt und ist zentral oder dezentral an die Zentralsteuerung angeschlossen. Steuerung und Verwaltung aller notwendigen Sensoren bzw. Aktoren Steuerung einer Vielzahl an Pumpengrößen Biologische Reinigung Vermischung von Abwasser und Biomasse im Belebungsbecken Steuerung des Belüftungssystems für eine optimale Sauerstoffzufuhr des bakteriellen Prozesses Zuführung von Fällungsmitteln bei zu hoher Belastung des Abwassers durch Phosphate und Stickstoff, um dadurch die Schadstoffbelastung zu reduzieren Je nach Anlage Verwendung des gereinigten Biogases im BHKW zur Energieerzeugung Rückhaltebecken Je nach anfallender Menge muss z.b. das nach einem Starkregen anfallende kontaminierte Oberflächenwasser zunächst in ein Regenrückhaltebecken eingeleitet werden, bevor es dem normalen Klärprozess zugeführt werden kann. Kommunikation mit der Zentrale über interne Netzwerke (Ethernet, PROFINET oder PROFIBUS-DP), bei weit entfernten Stationen Anbindung auch über Zweidrahtleitung, Ethernet oder GPRS möglich.

7 Erneuerbare Energien Leitsystem HMI Zentral SPS SPS Netzwerk TCP/IP SPS E/A HMI Kurzer Überblick über die Prozessabläufe bei der Biogaserzeugung: Vergären der Substrate in den Fermentern und Hinzufügung der Feststoffe; optimale Prozessergebnisse nur im Temperaturbereich von 35 bis 40. Rühreinrichtung, die das Substrat in ständiger Bewegung hält, damit die Bildung von Schwimmdecken und Sinkschichten verhindert wird und das entstehende Biogas leichter entweichen kann. Sammlung des bereits vergorenen Substrats im Endlager (Schlammbehälter). Auch hier entsteht weiteres Biogas. Verwendung des endgültig vergorenen Substrats als hochwertiger Dünger Aufbereitung des Biogases, insbesondere Entschwefelung und Entfeuchtung. Für beide Vorgänge gibt es unterschiedliche Verfahren, die immer eine präzise Prozessablaufsteuerung erfordern. Erzeugung elektrischer und thermischer Energie durch Nutzung des Biogases in einem BHKW durch Kraft- Wärme-Kopplung. Verteilung der erzeugten elektrischen Energie: 20% bis 40% für den Eigenbedarf (Vergärungsanlage mit Rührwerk, Zerkleinerer etc.), Rest Einspeisung ins Netz. Verteilung der erzeugten thermischen Energie: 30% bis 50% für die Heizung des Fermenters, Rest für anderweitige Verwendung. Damit die einzelnen Vorgänge immer im optimalen und wirtschaftlichen Bereich ablaufen können, bedarf es einer Steuerungstechnik, die alle Vorgänge genau überwachen und die in den einzelnen Prozessen anfallenden Daten zuverlässig verarbeiten kann. Für die Regelung und Überwachung der gesamten Anlage von der Biomassenaufbereitung bis zur Energieerzeugung im BHKW haben sich VIPA 300S Steuerungen bereits vielfach und weltweit bewährt. Für die Energieeinsparung bei den eingesetzten Motoren eignen sich die von VIPA angebotenen Frequenzumrichter in besonderer Weise. Alle beschriebenen Steuerungs- und Überwachungsfunktionen können mit einem Steuerungssystem umgesetzt werden. Das fl exible Speichermanagement und die vielfältigen Schnittstellen in den CPUs erlauben einen kompakten Steuerungsaufbau, der sich auch positiv auf die Investitions- und Betriebskosten auswirkt.

8 Unsere Produkte für Ihre Anwendungen Die Steuerungen Daten erfassen und ausgeben Visualisieren 300S Die CPU für die Leitzentrale: kommunikativ und flexibel dank vieler Schnittstellen aber auch zum Einsatz bei steuerungsintensiven Aufgaben mit Speicher, der aufrüstbar ist die bei einzeiligem Aufbau bis zu 32 Baugruppen zulässt. 200V Bestens geeignet für kleine bis mittlere Steuerungsaufgaben zentral und dezentral: kompakte Bauform, daher perfekt einsetzbar in beengten Räumen. die ideale Verbindung zu Nebengebäuden die perfekte Vernetzung zu Ihren Außenstationen. SLIO Unser System für perfekte Verdrahtung, kombinierbar mit 300S und 200V und auch mit vielen anderen Herstellern. Das zur Zeit modernste System bietet dafür eine Fülle an Kommunikationswegen. HMI Kontrastreiche Visualisierung und Eingabemöglichkeit vor Ort. Ihre Schnittstelle zum Prozess. Immer nützlich Zubehör S5-Umrüstbaugruppen Teleservice-Module DP-Stecker, Kabel etc. Darum sind wir besser! Ob AEG, Schneider, Siemens 95U/100U/115/135/155, Klöckner Möller usw, wir haben die SPS, die in die Räume passt Zentrale und dezentrale Applikationen möglich Für Teilerneuerung oder Komplettersatz Umbaulösungen mit und teilweise ohne Neuverdrahtung Kommunikation zu Fremdsystemen über Standard-Schnittstellen Was wir nicht haben sollten, bieten wir Ihnen über unsere Partner: Prozessleitsystem, Meßtechnik, Zubehör VIPA Gesellschaft für Visualisierung und Prozessautomatisierung mbh Ohmstr. 4 D Herzogenaurach Tel.: Fax: Internet: info@vipa.com VIPA 05/2013 EK SIMATIC, STEP, SINEC, S7-300 and S7-400 are registered trademarks of Siemens AG