Umrüstung eines Pumpwerkes von Allen Bradley auf Siemens. Willkommen. zum Wassertag 2016

Transkript

1 Willkommen zum Wassertag 2016 Partnerschaft, die Freude macht

2 Wer kennt nicht diese Sehenswürdigkeit in Koblenz, an der Rhein und Mosel sich vereinen. xx Das Deutsche Eck wurde hier ein monumentales Reiterstandbild des ersten Deutschen Kaisers Wilhelm I. errichtet.

3 Hochwasser und Überschwemmungen entlang des Rheins richteten in der Vergangenheit immer wieder riesige Schäden an. Zeit etwas dagegen zu tun. Foto: Rhein-Hochwasser in Koblenz, Deutsches Eck, Dezember 1993, Website: Undine, D. Lippert BfG

4 Pumpwerk Silberstall Um diese Gefahren in Griff zu bekommen wurde in den 90er Jahren mit dem Bau verschiedener Hochwasserrückhalteräume (Polder) am Oberrhein/Hochrhein begonnen. Eines dieser Bauwerke ist das Pumpwerk Silberstall. Durch das gezielte Abfangen von Flutwellen können nachliegende kritische Hochwasserzonen schon im Vorfeld beeinflusst werden, indem man entsprechende Retentionsräume befüllt. Somit wird den Unterliegern der Hochwasserabfluss verzögert und die Wasserstände verringert.

5 Pumpwerk Silberstall (der echte Name ist vertraulich) Retrofit Aufgabenbeschreibung des Pumpwerkes Das Pumpwerk reguliert den Wasserstand in den umliegenden Teichen und Gewässern, welche zwischen Rückhaltebecken und den einzelnen Gemeinden liegen. Steigt bei Betrieb des Rückhalteraums der Wasserstand an den am Pumpwerk angeschlossenen Gewässern auf einen vorher festgelegten Wert, werden die drei eingebauten Pumpen kaskadiert in Betrieb genommen und die Wasserspiegel in den zuvor festgelegten Grenzen gehalten. Das Pumpwerk wird von der Steuerzentrale aus kontrolliert und betrieben. Diese ist bei Hochwassereinsätzen rund um die Uhr besetzt und fernüberwacht. Im Schichtbetrieb beobachtet Fachpersonal die Funktionstüchtigkeit der Anlage und greift im Bedarfsfall regulierend ein. Retrofit von Allen Bradley auf Siemens S7 S1500

6 Pumpwerk Silberstall (der echte Name ist vertraulich) Retrofit Zweck der Maßnahme Das Pumpwerk Silberstall wurde 1995 gebaut. Das Projekt wurde mit einer Allen-Bradley-Steuerung des Typs PLC 5 umgesetzt. Aufgrund der teilweise nicht mehr zur Verfügung stehenden Steuerungskomponenten und des lokalen Mangels von Fachkräften zur Programmierung, sollte die Steuerung auf eine Siemens-SPS der neuesten Generation umgebaut werden. Den finanziellen Rahmen wollte man hierbei so gering wie möglich halten. Deshalb wird im ersten Schritt nur die Hauptsteuerung abgelöst. Die dezentralen Einheiten werden zu einem späteren Zeitpunkt sukzessiv umgebaut. Somit sind entsprechende Folgeprojekte abzusehen. Retrofit von Allen Bradley auf Siemens S7 S1500

7 Anlagenübersicht

8 Technisches Umfeld (Ist-Zustand) Einsatz einer Allen-Bradley-Steuerung (PLC 5) incl. Schnittstelle zum Leitsystem mit separatem Treiber. Die Anlage ist mit den I/O- Komponenten "Flex I/O" von AB dezentral aufgebaut. Die Bedienung erfolgt mit 5 "Redi- Panels" von AB die in einer Matrix (4 Reihen mit jeweils 8 Leuchtdrucktasten) angeordnet sind. Alle Komponenten sind mit dem AB- Bussystem RIO vernetzt. Die Anlage wird lokal bedient und die notwendigen Informationen an das Leitsystem weitergegeben. Die Anlage wird nur im Hochwasserfall oder für den zyklischen Probebetrieb eingeschaltet.

9 Neue Technische Anforderung (Soll-Zustand) Ersatz der bestehenden Allen-Bradley- Steuerung PLC 5/30 durch eine Siemens S Eine preisgünstige Umrüstung bei voller technischer Leistungsfähigkeit. Daher sind nur die Hauptsteuerung und die dezentralen Flex-I/O-Kopfstationen zu wechseln. Die Letzteren sind durch Profibus-Kopfstationen zu ersetzen. Die eingesetzten Redipanels sind nicht mehr verfügbar und sollen hardwaretechnisch aufgebaut werden. Die neuen Taster und Leuchtmelder sind auf diverse ET200SP Baugruppe zu verdrahten und über Profinet an die Hauptsteuerung anzubinden. Die vorhandenen Pultplatten sind entsprechend auszutauschen und umzurüsten.

10 Neue Technische Anforderung (Soll-Zustand) Aktuell werden vom Leitsystem ca 20 Sollwerte an die Anlage übertragen. Diese sind über ein Siemens- Touchpanel auf Vor-Ort-Eingabe umzustellen. Das Panel ist in den Hauptsteuerschrank einzubauen. Auf diesem Panel sind diverse Anlagenbilder einzuprogrammieren. Die Anlage wird von den Mitarbeitern der regionalen Gewässerdirektion betreut und ist so auszustatten, dass auch elektrotechnisch-ungeschultes Personal die Anlage bedienen kann..

11 Neue Technische Anforderung (Soll-Zustand) Die Steuerungssoftware und Funktionen der aktuell eingesetzten Allen-Bradley PLC 5 Steuerung liegen als Programm-ausdruck und Funktionsbeschreibung vor. Die Funktionalität für die Dieselaggregate, Pumpensätze, Notstromanlage, usw ist 1:1 auf die neue Simatic Steuerung zu übernehmen. Die Kommunikation zum Leitsystem erfolgt über Fernwirkprotokoll 104 (IEC ).

12 Visualisierung Das integrierte Touch Panel visualisiert den Prozess- und Anlagenzustand. Neben den Anzeigen für div. Messwerte Pegelstände, Durchflussmengen, Inhaltmengen, usw. sind die Zustände von Maschinen und Anlagen darzustellen, sowie die Sollwerte einzugeben. Die Bilder wurden vorab mit dem Kunden abgestimmt.

13 Vorort Bedienung Die bauseits vorhandenen Vor-Ort-Kästen, inkl. Bedienung werden vollumfänglich beibehalten. Lediglich die Anschaltung an die dezentral verbauten Ein- und Ausgänge wird gegen Profibus- Anschaltbaugruppen ausgetauscht. Dies betrifft die Dieselaggregate mit Pumpensatz 1, 2 und 3, und das Notstrom-Aggregat.

14 Leitsystem Das Leitsystem, bzw. die Leitzentrale befindet sich ca. 3km entfernt. Die Steuerungs- und Leittechnik wird aktuell erneuert. Die Anbindung erfolgt über die schon bestehende Ethernet- Verbindung mit dem Fernwirkprotokoll 104 (IEC ). Die Sollwertvorgabe erfolgt nicht mehr durch das Leitsystem. Im Automatikbetrieb werden lediglich Freigaben durch das Leitsystem erteilt. Vom Pumpwerk werden mehrere Aktuallwerte, z.b. Pegelstände, an die Leitwarte gemeldet (ca. 20 Werte). Die neue Steuerung arbeitet jedoch vollkommen autark und ist von keinen Parametern des Leitsystems abhängig.

15 Not-Aus-Kreis und Normenberücksichtigung Die Logik des Not-Aus-Systems soll nicht verändert werden. Da beim Austausch der Pultplatten jedoch die vorhandenen Not-Halt-Taster mit in die neuen Pultplatten umgebaut werden, wird das Not-Aus-System im Sinne der aktuellen Maschinenrichtlinie nochmals neu betrachtet. Zu berücksichtigen sind hierbei: Errichtung von Niederspannungsanlagen: DIN VDE0100 Sicherheit von Maschinen: EN / DIN VDE Maschinenrichtlinie 2006/42/EG Niederspannungsrichtlinie 2014/35/EU EMV Richtlinie 2014/30/EU

16 Besondere Probleme und Anforderungen Kostenoptimierung des Projektes Migration von Allen-Bradley auf Siemens Abtrennung des alten Leitsystems und Änderung der Sollwert-Vor-Ort-Eingabe Rückbau der bestehenden Pultplatten Anpassung und Einbau der neuen Pultplatten incl. der dafür notwendigen dezentralen Steuereinheit Komplette Neuinbetriebnahme der Anlage gemäß der alten Funktionsbeschreibung. Organisatorische Maßnahmen des Auftraggebers für Probebetriebsabläufe.

17 Kundennutzen Autark arbeitende Steuereinheit Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit aufgrund des Entfalls abgekündigter Produkte. Spezielles Fachpersonal (fehlend) zur Betreuung der alten Steuerung entfällt. Aufgrund der neuen, technisch höherwertigen, Steuereinheit kann eine schnellere Fehlersuche und deren Beseitigung erfolgen. Reduzierung des Lagerbestandes der Reservematerialien Gleicher Steuertyp an weiteren Pumpwerken im Einsatz.

18 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. Wir stehen Ihnen für weitere Fragen gerne zur Verfügung.