Modernisierung des Hochwasserschutzes: Höhere Verfügbarkeit bei sinkenden Kosten

Übersicht

Pumpen des Wassers in einen höher gelegenen Wasserlauf  

Wasserpumpen im Schöpfwerk Nimwegen

  • Die fortschreitende Urbanisierung und lokale Wetterereignisse stellen neue Herausforderungen an die grenzüberschreitende Wasserregulierung, um Städte und Gemeinden vor Hochwasser und Überflutungen abzusichern.
  • Phoenix Contact bietet ganzheitliche Automatisierungslösungen, die zum Hochwasserschutz beitragen, den Engineering-Aufwand reduzieren und gleichzeitig die Anlagenverfügbarkeit erhöhen.
  • Die Automatisierungslösung ermöglicht einen effizienten Überblick über die einzelnen Prozessparameter sowie eine schnelle und sicherere Verarbeitung der Signale.

Kundenprofil

Schöpfwerk in Nimwegen  

Schöpfwerk in Nimwegen

Die niederländische Wasserbehörde Rivierenland ist für den Wasserhaushalt in 38 Kommunen mit insgesamt rund 950.000 Einwohnern zuständig.

Das Schöpfwerk in Nimwegen sorgt für die Regelung des Wasserpegels in den Flüssen, sodass die Bürger in Ooijpolders und der Düffelt sowie die niederrheinischen Poldergebiete dauerhaft vor Hochwasser geschützt sind.

Anwendung

Hochleistungssteuerung RFC 470 PN 3TX  

Hochleistungssteuerung RFC 470 PN 3TX

Die steigenden Bevölkerungszahlen und die daraus resultierende fortschreitende Urbanisierung führen zu einer stetig wachsenden städtischen Infrastruktur. Beim Umgang mit den natürlichen Ressourcen, wie Wasser, reicht es daher nicht mehr aus, nur lokale Anforderungen und Ereignisse zu berücksichtigen. So ist zum Beispiel eine grenzüberschreitende Wasserregulierung notwendig, um Städte und Gemeinden vor Hochwasser und Überflutungen zu schützen.

Im Rahmen eines Projekts der International Water Association werden insgesamt 165 Wehre und 135 Kanalschöpfwerke auf moderne Technologien umgerüstet. Das betrifft auch das denkmalgeschützte Schöpfwerk in Nimwegen, das von der in Tiel ansässigen Wasserbehörde Rivierenland betrieben wird. In einem Kooperationsprojekt der Niederlande und Deutschland wurde hier die bisher verwendete Relaistechnik gegen eine moderne Automatisierungslösung von Phoenix Contact ausgetauscht.

Lösung

Touchpanel im Schaltschrank  

Panel-PC mit Touch-Funktion

Eine zentral installierte Steuerung RFC 470 PN 3TX regelt nun bis zu drei große Pumpen. Sie liest deren Frequenzumrichter via Profinet aus, sodass die Aggregate ständig überwacht werden können. In der Anlage verteilte Profinet-Buskoppler IL PN BK DI8 DO4 2TX ermöglichen die Anbindung verschiedener Sensoren und Aktoren über digitale und analoge Signale. Einfache Diagnosemöglichkeiten unterstützen die Mitarbeiter im Fall einer Störung bei der Fehlersuche, was die Verfügbarkeit des Schöpfwerks erhöht.

Die Mitarbeiter müssen zudem während des Betriebs in den Prozess eingreifen können. Dazu ist ein Touchpanel in die Schaltschranktür eingebaut worden. Hier werden sämtliche Mess- und Betriebsdaten gut lesbar angezeigt und bei Bedarf manuell verändert. Wegen der hohen Kosten eines SCADA-Systems haben sich die Verantwortlichen für die Web-basierte Visualisierungs-Software WebVisit entschieden. Sie kommuniziert via Ethernet mit der zentralen Steuerung und stellt die derzeitigen Informationen über Web-Seiten auf dem Panel dar. So können die Mitarbeiter über einen gesicherten VPN-Tunnel die aktuellen Werte aller Schöpfwerke und Wehre abrufen, damit im Fall einer Störung schnell reagiert wird. Für das Design der Web-Seiten sowie die Programmierung der Steuerungen und die Dokumentation wurde ein Standard entwickelt. Durch die Vereinheitlichung reduzieren sich die Engineering-Kosten.

Zur dauerhaften Überwachung der Außenanlagen werden die wichtigsten Mess- und Betriebsdaten jetzt über das Fernwirkprotokoll IEC 60870-5-104 ausfallsicher und zuverlässig an die Leitzentrale übermittelt. Die im Schöpfwerk installierte zentrale Steuerung arbeitet die von der Leitwarte veranlassten Steuerbefehle ab und sendet aktuelle Betriebsdaten über die VPN-Verbindung zurück. Sollte die Datenübertragung unterbrochen sein, werden sämtliche Informationen mit einem Zeitstempel versehen und im Speicher der RFC 470 PN 3TX abgelegt. Sobald die Kommunikation wiederhergestellt ist, übermittelt die Steuerung die Daten in der richtigen Reihenfolge an die Leitwarte.

Fazit

Neben der Modernisierung der bislang verbauten Relaistechnik strebt die Wasserbehörde bis 2030 eine neutrale Energiebilanz an. Um dieses Ziel zu erreichen, erzeugen Solar-Panels und kleine Windkraftanlagen die für die Versorgung der Wehre notwendige Energie lokal. Damit diese dann zum Betrieb der jeweiligen Anlage ausreicht, ist der Einsatz von elektrischen Komponenten mit geringem Stromverbrauch zwingend erforderlich.

Vorhandene ineffiziente Geräte werden daher durch sparsame Automatisierungsprodukte von Phoenix Contact ersetzt. Dieser Tausch ermöglicht einen ressourcenschonenden Betrieb sämtlicher Wehre und leistet folglich einen Beitrag zum Schutz der Umwelt.

PHOENIX CONTACT AG

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