TITEL-THEMA

Steuerungen bei laufendem Betrieb austauschen

 

 Reibungslose Migration in Kläranlage


In der Kläranlage Bautzen wurde die abgekündigte Automatisierungstechnik durch moderne Steuerungen aus ABB‘s AC500-Familie ersetzt. Die SPSen wurden für die Modernisierung systematisch Stück um Stück bei laufendem Betrieb ausgetauscht.

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Der Abwasserzweckverband (AZV) Bautzen betreibt die Kläranlage der sächsischen Stadt Bautzen. In der im Ortsteil Auritz gelegenen Anlage werden die Abwässer und Rückstände aus dezentral entsorgten Gebieten der Stadt Bautzen und des AZV Bautzen behandelt. Nach der ersten Ausbaustufe für 50 000 Einwohnerwerte (EW), die 1997 bis 1999 erfolgte, wurde die Kläranlage im Jahr 2005 auf 75.000 EW vergrößert.​​

⟶ Die Kläranlage Bautzen hat eine neue Steuerungs- und Automatisierungstechnik auf der Basis von ABB-Technik erhalten (Quelle: autodeltass)


2019 stand mit der Erneuerung des Prozessleitsystems und der Steuerungstechnik eine weitere große Maßnahme für die Kläranlage an. Die Modernisierung wurde notwendig, weil die vorherigen Anlagen veraltet waren. Erste Teile der Steuerungs- und Automatisierungstechnik waren 1997 von ABB dort aufgebaut worden. Für die Steuerung und Regelung des Klärwerks zeichneten bislang speicherprogrammierbare Steuerungen AC410, AC110 und AC70 verantwortlich. Für die Prozessleittechnik wurde ein Prozessleitrechner Advanced Station 500 verwendet.​

ABB hatte die Steuerungs- und Automatisierungstechnik schon vor Jahren abgekündigt. Die sichere Ersatzteilversorgung und der Ersatzteilservice waren dadurch nicht mehr gewährleistet. Der AZV Bautzen entschied sich daraufhin, sämtliche Steuerungen und die Leittechnik zu modernisieren. Entscheidend waren fehlende Ersatzteile für den Prozessleitrechner, der 13 Jahre im Dauerbetrieb war.

Kläranlage musste laufen

Die Herausforderung bestand darin, dass die Gesamtanlage während der Modernisierung permanent im Betrieb blieb und sämtliche Steuerungen sukzessive erneuert werden mussten. Die autodeltass GmbH aus dem sächsischen Hainichen wurde mit dem Umbau der Steuerungs- und Leittechnik beauftragt. Die Firma besitzt besondere Expertise in der Umstellung bestehender Anlagentechnik im laufenden Betrieb. Durch eine langjährige Systempartnerschaft mit ABB in diesem Bereich kann autodeltass auch an älteren Anlagen mit ABB-Steuerungstechnik für seine Kunden Service- und Austauscharbeiten vornehmen.​

Der Auftrag umfasste die Demontage der alten Steuerungen und ihren Ersatz durch neue ABB-Steuerungen aus der Familie AC500. Die Spezialisten von autodeltass sollten des Weiteren das alte Prozessleitsystem, das als Bedien- und Beobachtungsebene dient, durch eine moderne Lösung ersetzen. Um Redundanz für die neue Steuerungswelt zu gewährleisten, hat die Firma zusätzlich einen ausfallsicheren Lichtwellenleiterring aufgebaut.​

Der AZV Bautzen hat sich für die Automatisierungsplattform AC500 entschieden, weil er bereits gute Erfahrungen mit den alten ABB-Steuerungen und deren Zuverlässigkeit gemacht hatte. Die hohe Kompatibilität der Steuerung in der Kommunikation habe das Umschließen erleichtert, so Andreas Schulz, Projektleiter Anlagenbau bei autodeltass. Er sagt: „Beim Austausch der Steuerungstechnik konnten wir mit den alten SPSen noch kommunizieren, weil die AC500 die alten Protokolle versteht. Wir konnten dadurch SPS für SPS austauschen und die Kläranlage immer am Laufen lassen. Weil die AC500 das BACnet-Protokoll unterstützt, konnten wir mit ihr auch die Heizungssteuerung als Fremdsystem problemlos anbinden.“

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Abb.: Um die Kläranlage nicht abschalten zu müssen, wurden die Steuerungseinheiten Anlage für Anlage auf die neue Technik umgeschwenkt (Quelle: autodeltass) ⟶

Austausch Stück um Stück

Im Zuge der Umbauarbeiten wurden sechs SPSen in drei Abschnitten getauscht. Während der Arbeiten liefen das alte und das neue System teilweise parallel. Sukzessive wurden Funktionen vom alten ins neue System portiert. Mitarbeiter von autodeltass haben die Steuerungseinheiten Anlage für Anlage umgeschwenkt und die Steuerungen an das Prozessleitsystem angeschlossen.

Andreas Schulz sagt: „Wir haben im laufenden Betrieb oder bei einer kurzen Abschaltung von einer Stunde jeweils die alte SPS mit fliegender Verkabelung auf ein Rack vor den Schaltschrank aufgebaut und die neue SPS an dem freigewordenen Platz installiert. Anschließend wurde Baugruppe für Baugruppe umverdrahtet. Erst nachdem die neue SPS im Schrank komplett verdrahtet war, wurde die alte zurückgebaut.“​

Die neuen CPUs vom Typ PM583-ETH aus der AC500-Familie regeln und steuern folgende Anlagenteile: Rechengebäude, Niederspannungshauptverteilung, Schlammbehandlung, Belebungsbecken inklusive Gebläse, Mosaikbildansteuerung. Knapp 4.000 digitale und 500 analoge Signale werden in der Kläranlage heute verarbeitet. Die SPSen kommunizieren über Ethernet untereinander sowie mit dem neuen zenon-Leitsystem. Die CPUs sind gegeneinander austauschbar, was die Ersatzteilhaltung vereinfacht und Ausfallzeiten verkürzt.   ​

Die Modernisierungsarbeiten in der Kläranlage Bautzen wurden Mitte 2019 begonnen und rund ein Jahr später abgeschlossen. Mit der neuen Steuerungstechnik AC500 setzt der Betreiber auf eine moderne und durchgängige Automatisierungsplattform – inklusive der Sicherheit, dem aktuellen Stand der Technik zu entsprechen und im Ersatzteilbedarf innerhalb von 24 Stunden beliefert zu werden. Durch die erheblich leistungsstärkere AC500-Programmierung mit direkter Anzeige des Istzustandes mittels integrierter Visualisierung können Anlagenstörungen schneller gefunden und behoben werden.

⟶ CPUs vom Typ PM583-ETH aus der AC500-Familie werden jetzt in der Kläranlagen Bautzen verwendet (Quelle: autodeltass)

Gute Programmierbarkeit der SPS

Robert Wolf ist als technischer Bereichsleiter für die Kläranlage verantwortlich und hat die Erneuerung maßgeblich begleitet. Er schätzt die gute Programmierbarkeit der AC500: „Die Steuerungen lassen sich leicht mit dem Automation Builder nach IEC 61131-3 programmieren. Wir legen großen Wert darauf, das Programmier-Know-how bei uns im Betrieb zu halten, um eine Fehlersuche oder einfachere Programmieraufgaben selbst durchführen zu können. Zum Beispiel habe ich die Alarmanlage jetzt mit in eine Steuerung integriert.“  ​

Als neues System für die Überwachung und Visualisierung der Anlagen dient die ABB Ability Betriebsdatenmanagement-Software zenon. Das offene und skalierbare System bietet gegenüber dem alten Leitsystem erweiterte Funktionalitäten. Die Software läuft nun nicht mehr als Einzelplatzlösung, sondern in einem modernen serverbasierten System auf zwei Servern, was das System ausfallsicher macht. Ein weiterer Vorteil der Terminal-Server-Lösung besteht darin, dass Mitarbeiter des Klärwerks auch von zuhause aus per Notebook auf die Applikation zugreifen können und Fehlermeldungen jetzt über Smartphone erhalten.

⟶ Eine der Steuerungen ist für die Mosaikbildansteuerung der Anlage zuständig (Quelle: autodeltass)

autodeltass GmbH

Die autodeltass GmbH verfügt über umfangreiches Automatisierungs-Know-how in den Bereichen Maschinen- und Anlagenbau sowie Service und Retrofit. 2011 gegründet, hat die Firma mit der Integration der ESA Automation GmbH ihr Angebot im Jahr 2015 um ein breites Spektrum im Anlagen- und Wasserbau erweitert. SPS-Programmierung, Prozessvisualisierung, E-Plan-Erstellung, Schaltschrankbau, Roboterprogrammierung und Inbetriebnahme sind Tätigkeitsfelder von autodeltass. Aktuell beschäftigt die Firma rund 40 Mitarbeitende.


Thomas Fürch, 
Vertriebsingenieur Region Nord-Ost

ABB Automation Products GmbH

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