Einleitung
Prozessleitsysteme (PLS) haben in den vergangenen Jahren immer wieder Wandlungen durchgemacht. Dies ist vor allem den technologischen Entwicklungen geschuldet, denn diese treiben den Automatisierungsgrad voran und unterstützen so die Effektivität einer Anlage.
Die Komplexität und der Umfang der Automatisierung nehmen auch stetig zu, genau hier muss ein modernes und Zukunft gerichtetes Prozessleitsystem zur Verfügung stehen, so dass das Potential der zu betreibenden Anlage voll ausgeschöpft werden kann.
Ein modernes PLS wird zur Schaltzentrale, ist vielseitig zugänglich, lässt dem Betreiber Freiheiten, steigert die Produktivität, ist intuitiv, attraktiv und soll mit den Anforderungen kontinuierlich wachsen.
Qualität und Effizienzsteigerung
Ein modernes PLS zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass dem Benutzer die nötigen Werkezuge zur Verfügung gestellt werden, diesem aber nicht vorgibt, wie die Prozesse zu gestalten sind. Das PLS von STEBATEC zeichnet sich genau durch diese Qualitätsmerkmale aus und trägt so einen wesentlichen Teil dazu bei, dass die Anlage optimal und mit gesteigerter Effizienz, selbsterklärend und ohne Einschränkungen betrieben werden kann.
Unser PLS ist eine offene und modulare Software, welche auf jeden Kunden individuell zugeschnitten wird. Wir passen uns den Kundenbedürfnissen an und bieten ihm damit ein offenes und flexibles System, welches die Kompetenz über den gesamten Anlagenprozess in seine Hände übergibt – Leittechnik von STEBATEC zeichnet sich durch ihre Schnittstellenoffenheit und die vollständige Programmierung aus, welche den Nutzer in den Optionen nicht einschränkt, dennoch durch Einfachheit besticht.
Gebäudeleittechnik und Prozessleitechnik vereint. Modernste Schaltanlagen mit 100% Automatisierungsgrad in einem System.
Ein umfassender Service ist für uns ebenso selbstverständlich wie die Schulung und Betreuung des Kunden während der gesamten Projekt- und Nutzungsdauer des Systems. Je nach Projektfortschritt, oder auch während der aktiven Nutzungsphase, stellen wir zusammen mit dem Kunden sicher, dass die Mitarbeiter die entsprechenden Trainings und Weiterbildungen erhalten.
Je nach Service-Level-Agreement stehen wir unseren Kunden 24 Stunden an 365 Tagen zur Verfügung.
Einzigartige Übersicht
Dank der vektorisierten PLS-Bilder können diese auf jedem Gerät «verlustfrei zoombar» dargestellt werden. Das PLS wird einfach über gängige Web-Browser bedient und dies ist auch in mehreren parallel geöffneten Browserfenster auf unbeschränkter Anzahl Bildschirmen möglich. Sei es auf den PC Bedienstationen, Touch-Panels oder auf mobilen Geräten, Ihr Auge ist immer auf die relevanten Daten fokussiert.
Weiter kann die Anzeigefläche gesplittet werden und so beliebig viele PLS-Kacheln pro Bildschirm angezeigt werden. Ein Vorteil, der sich «sehen» lässt, denn so behalten Sie auch in weniger komfortablen Platzverhältnissen, wo nicht mehrere Bildschirme aufgestellt werden können, immer die Übersicht.
Dank neuester Entwicklung ist es dem Benutzer möglich per Drag & Drop Elemente anzuwählen und in einem anderen Browserfenster direkt als Ganglinie darzustellen. In einer «normalen» Software heute eine Selbstverständlichkeit, jedoch webbasiert eine führende Technologie.
Dynamischer SBR als konfiguriertes Rezept
SBR steht für Sequencing Batch Reaktor. Diese Art der Abwasserbehandlung wird bereits in zahlreichen ARAs in der Schweiz eingesetzt. Die STEBATEC durfte den innovativen Kunden, die ARA Brienz, mit Steuerungs- und Prozessleittechnik beliefern. Schon in der Planungsphase stellte sich das Bedürfnis der dynamischen Steuerung in den Vordergrund. Denn ein statisches Steuerprogramm, welches sich an einige verstellbare Parameter hält, war nicht der Wunsch des Kunden. Viel mehr war das Bedürfnis geäussert worden, die «Rezepturen» der Behandlung selbst und frei zusammenstellen zu können.
Die neue ARA Brienz – High-Tech Kläranlage, welche neue Standards definiert
Der Vorteil der SBR-Technologie ist, dass mit dem entsprechenden PLS und der dazugehörigen Regelungsfunktionen die Reaktoren touristen- und witterungsabhängig optimiert betrieben werden können. Mit dem neuen PLS können nun verschiedene «Rezepte» für den Betrieb der Reaktoren vorbereitet und auf der SPS abgespeichert werden. Auf der Steuerung selbst, befindet sich je ein Trocken- und ein Regenwetter-Rezept, damit diese aus Sicherheitsgründen vom PLS unabhängig funktionieren.
Jegliche Betriebsmodi können frei untereinander parametriert und in ihrer Reihenfolge frei definiert werden. Das gibt dem Betreiber viel Freiraum, fordert aber im Umkehrschluss auch das nötige Fachwissen.
Durch diese dynamische Gestaltung der Reinigungsprogramme wird erreicht, dass die Aufenthaltszeit des Mediums in den Reaktoren immer optimal gehalten wird und mehr Abwasser gereinigt werden kann, vor allem während der Tourismussaison und während Regenwetterperioden, als wenn die Programmschritte und Abfolge mit einer fixen Zeit und Reihenfolge vorgegeben werden.
Die Konfiguration der SBR-Reaktoren per Drag & Drop bieten dem Betreiber Flexibilität und die Anlagenhoheit. Der rote Pfeil zeigt, wie die Funktionsbausteine im Verfahrensprozess integriert und dadurch die «Rezeptur» erstellt wird. Der aktuelle Status der einzelnen Prozessschritte wird visualisiert und damit eine verständliche Übersicht vermittelt.
Eine wesentliche Verbesserung wurde damit bereits im Prozess der Phosphatfällung erreicht. Durch die flexible Programmgestaltung ist der Verbrauch von Eisenchlorid (FeCl3) auf einen Bruchteil der bisherigen Menge (Verbrauch alte ARA Brienz) gesunken. Zudem konnte erreicht werden, dass 2/3 des Phosphors biologisch abgebaut werden. Ebenso kann stetig auf sich ändernde Einflüsse im Reinigungsprozess eingegriffen werden, was der neuen ARA Brienz eine optimale Denitrifikation in den Wintermonaten ermöglicht.
Ein nächster Ausbauschritt wird die weitere Vernetzung der Aussenbauwerke sein. Durch Messstellen und dynamisch gesteuerte Bauwerke kann das Kanalnetz intelligent bewirtschaftet werden. Mittels Zulaufprognosen kann entsprechend auch die SBR-Anlage ideal auf die bevorstehende Wetterlage vorbereitet werden.
Eine Vereinheitlichung der Systeme, oder zumindest eine Zentralisierung, ist für den Kunden betreffend Unterhalt und Wartung ein grosser Vorteil.
In der ARA Brienz wurde die komplette Gebäudetechnik und die Brandmeldetechnik in der Steuerung / Leitsystem integriert. Weiter wurde auch beim Alarmsystem grosser Wert darauf gelegt, dass sich dieses nahtlos ins System integrieren lässt und hier eine gegenseitige Kontrolle zwischen ARA und deren Aussenbauwerken stattfindet.
Bedienerkomfort
Ein wesentlicher Teil eines PLS stellt die Bedienoberfläche dar. Je einfacher und verständlicher die Visualisierung dargestellt ist, und der Benutzer sich damit identifizieren kann, umso mehr und erfolgreicher wird er diese nutzen. Dies trägt wiederum dazu bei, dass die Anlage im optimalen Bereich und sicher betrieben wird. Durch eine verständliche Darstellung der Anlage und die entsprechenden Tooltips, stellt STEBATEC sicher, dass der Bedienkomfort hochgehalten wird.
Die speziell für die neue ARA Brienz entwickelte Oberfläche lässt keine Wünsche offen. Der Kunde teilte uns seine Anforderungen mit, welche wir nach seinen Vorstellungen umsetzten – was dank der flexiblen Baustein-Struktur mit kleinem Aufwand möglich war. Die komplexen Abläufe in den SBR-Reaktoren können nun in einfachster Weise dargestellt und jederzeit angepasst werden. Die Eingabemaske basiert auf einem Drag & Drop System, welches es dem Kunden erlaubt die Gestaltung der «Rezepturen» absolut frei und ohne Vorgaben zu erstellen.
“Wir haben eine Automationsfirma gesucht, welche unsere Anliegen nicht unterordnet, sondern die Gestaltungsfreiheit dem Kunden überlässt – das PLS ARAbella von STEBATEC bietet für die Prozessoptimierung uneingeschränkten Zugriff für Betreiber, die das wollen. Menügeführt und sicher.”
Michael Baumann, Klärmeister ARA Brienz
Ebenso wichtig ist die Vernetzung des PLS mit einem kompatiblen Alarmsystem wie dem STEBalarm. Die komplette Verwaltung der Pikettorganisation und das Alarmhandling wird bequem in das PLS eingebunden und kann über eine Oberfläche konfiguriert und bedient werden.
Bedienstation für das PLS ARAbella in der ARA Brienz, komfortabel und übersichtlich auf einem Bildschirm dargestellt. Dank der lizenzfreien Webtechnologie ist der Kunde unlimitiert an Anwenderstellen auf dem gesamten Gelände.
Daten für die Zukunft
Das von der ARA Brienz eingesetzte PLS bietet dem Kunden weitgehende Analysemöglichkeiten über Grafiken und gespeicherten Daten. Die Zählerstände, Messdaten und Betriebsstunden werden übersichtlich dargestellt und können jederzeit ins Excelformat exportiert werden.
Der Betreiber kann selbst konfigurieren, bei welcher Wertveränderung ein weiterer Datenpunkt abgespeichert wird. Die Datenbank ist auf dem Kundenserver abgespeichert und bietet so lange Platz wie die Serverkapazität es erlaubt, ohne dass die Geschwindigkeit eingeschränkt wird. Der uneingeschränkte Zugriff auf Daten mehrerer Jahrzehnte ist dadurch jederzeit möglich.
Durch die Rückverfolgbarkeit mittels der historischen Daten, entstehen dem Betreiber neue Möglichkeiten den zukünftigen Betrieb der Anlage weiter zu optimieren.
Über die vorhandenen Betriebsstundenzähler sämtlicher Aggregate im PLS können schliesslich auch Wartungspläne erstellt werden. Präventive Wartung kann einen längeren Unterbruch der Prozesse verhindern.
Verfügbarkeit von redundaten Servern
Ein nicht zu unterschätzender Faktor sind die Kosten für die IT-Infrastruktur und deren Unterhalt. IT-Hardware muss regelmässig gewartet und ersetzt werden, um keine Ausfälle des Systems zu riskieren. Trotzdem ist die Wartung der Hardware im Vergleich zu einem kompletten Ausfall einer Kläranlage immer noch kostengünstig.
Um den Betrieb der Kläranlage nicht zu gefährden sind die Serverinstallationen immer redundant auszuführen. Mit unserem Webbasierten PLS wird der Betrieb sichergestellt, selbst wenn das komplette Internet oder Mobilenetz ausser Betrieb ist, da das System der ARA Brienz als autonomer Inselbetrieb ausgeführt ist. Selbstverständlich kann über ein internes WLAN mit mobilen Eingabegeräten und deren Web-Browser auf das PLS zugegriffen werden.
Wenn Betreiber es explizit wünschen, können wir eine Cloud basierte Lösung anbieten. Auch in dieser Lösung ist eine komplett redundante Serverinfrastruktur vorhanden (anbieterseitig), jedoch muss dem Kunden bewusst sein, dass bei einem grossflächigen Strom- oder Mobilenetzausfall der Zugriff auf das PLS nicht mehr gewährleistet ist. Deshalb wenden wir in diesen Fällen immer eine Not-Ebene mittels lokaler Touch-Bedienstelle an.
Das Lizensierungsmodell der STEBATEC ist aufgrund der browserbasierten Lösung auch sehr einfach.
Die Anzahl der Nutzerendgeräte ist nicht limitiert. Auch bedarf es keiner nötigen Software, die auf den Bedienstationen installiert wird, was den Einsatz neuer PC’s vereinfacht. Für Fernzugriffe genügt ein VPN-Zugang mit zweistufiger Authentifizierung und ein Browser, um von jedem beliebigen Gerät auf das Leitsystem zugreifen zu können. Dies ermöglicht dem Kunden, seine Hardware beliebig zu beschaffen.
Auch bietet STEBATEC mit Ihrem System auf Wunsch jährliche Updates für die Serverinstallation an, welche das System stets aktuell halten. So bleiben die Investitionskosten planbar und der Kunde muss sich nicht mit alternder Software auseinandersetzen.
IT Sicherheit (Cyber-Security, Server, Datenschutz, usw.)
Die wachsende Vernetzung mit Informatik in fast allen Lebensbereichen eröffnet viele Potentiale, welche genutzt werden müssen, um den zunehmenden Ansprüchen der Gesellschaft gerecht zu werden. Die Digitalisierung bringt aber auch neue Gefahren mit sich, welche konsequent bekämpft werden müssen. Namentlich sprechen wir von gezielten Cyber-Angriffen auf die IT-Infrastruktur. Die Abwasser- und Trinkwasserindustrie ist hiervon nicht ausgenommen und muss sich diesen Gefahren bewusst werden. Betreiber solch kritischer Infrastrukturen sind angehalten den IKT-Minimalstandard umzusetzen. (IKT Informations- und Kommunikations-Technologie) Die Richtlinien und Hilfsmittel dazu werden vom Bundesamt für wirtschaftliche Landesversorgung (BWL) zur Verfügung gestellt.
Das gesamte IT-Konzept einer Anlage muss von Anfang an durchdacht sein. Jede erdenkliche Verbindung, welche mit dem internen Netz möglich ist, muss geplant und verwaltet werden. Besonderes Augenmerk muss auf eine redundante Ausführung kritischer Komponenten gelegt werden.
Für die Analyse der bestehenden IT-Infrastruktur und die Umsetzung zur Einhaltung des IKT-Minimalstandards steht die IT-Abteilung unserer Firma den Betreibern von kritischen Anlagen gerne zur Verfügung.
Schlusswort
Uns ist wichtig, dass wir heute und auch in Zukunft den Betreibern von Industrieanlagen im Bereich Wasser, Abwasser und Heisswasser immer eine massgeschneiderte PLS-Lösung anbieten können. Durch unseren 360° Full-Service bieten wir unseren Kunden ein komplettes Paket an welches von der Beratung über die Entwicklung, Engineering, Projektleitung bis hin zu Montage, Service und langfristiger Kundenbetreuung führt. Wir erachten die Anliegen, Wünsche und Ideen unserer Kunden stets als wichtig und erarbeiten zusammen eine Lösung, welche den Betrieb und die Sicherheit der Anlage sicherstellt. Wir setzen alles an eine nachhaltige und vertrauenswürdige Zusammenarbeit und begeistern unsere Kunden mit unserer Offenheit, Flexibilität und Vielseitigkeit.
Wir möchten es nicht unterlassen, uns für die gute Zusammenarbeit mit der Gemeinde Brienz, den Mitarbeitern der ARA Brienz, dem Planungsbüro Ryser Ingenieure, der IG Brienzersee, den Ausrüsterfirmen Techfina, Huber Picatech und Filtech zu bedanken.
Interview mit dem Betriebsleiter der ARA Brienz, Klärwerksmeister Michael Baumann
Wieso wurde beim Neubau der ARA Brienz auf die SBR-Technologie gesetzt?
Die SBR ist optimal, um die wechselnden Anforderungen zwischen dem Sommer, mit den vielen Feriengästen und dem Winter, mit unseren sehr kalten Abwassertemperaturen aufzufangen. Zudem konnten wir dank diesem Systementscheid auf unserem bestehenden Areal eine komplett neue ARA bauen und gleichzeitig die bestehende, bis zur Inbetriebsetzung der neuen, weiter betreiben.
Welche Vorteile bietet Ihnen das Prozessleitsystem von STEBATEC?
Die ARA Brienz liegt mit ihrer Nähe zu den Alpen, in einem Gebiet mit vielen meteorologischen und umweltbedingten Einflüssen, welche Auswirkungen auf das Kanalnetz haben. Das macht die Steuerung komplex. Aus diesem Grund suchten wir ein System, welches uns in jeder Situation die optimale Unterstützung und Offenheit bietet und uns die Prozesse auf der ARA selbständig nach unseren Bedürfnissen aufzubauen erlaubt.
Welche Funktionen wünschen Sie sich zukünftig in einem PLS?
Dieses PLS wurde genau nach unseren Wünschen/Bedürfnissen aufgebaut. Deshalb sind nicht viele Wünsche unerfüllt geblieben. In Zukunft möchte ich sicher, dass die Aussenbauwerke mit der ARA kommunizieren und das Abwasser optimiert zur ARA pumpen. Auch hierfür bietet die STEBATEC fertige und flexible Lösungen.
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