Diagnose und Überwachung der zentralen Regenwasserbehandlung werden für Kommunen immer wichtiger. Die Gemeinde Ehningen im Regierungsbezirks Stuttgart hat die Automatisierungstechnik ihrer Regenüberlaufbecken in ein vorhandenes Leitsystem integriert. Da sensible Daten via Internet übertragen werden, hat die Sicherheit und Verfügbarkeit der Lösung hohe Priorität.

Beim Aufdrehen des Wasserhahns ist kaum jemandem bewusst, wie komplex die Bereitstellung von Trinkwasser sowie die Entsorgung des Abwassers ist. Die kontinuierliche Automatisierung entsprechender Bauwerke sowie deren Einbindung in das Leitsystem eröffnen neue Möglichkeiten zur Diagnose und Kontrolle der gesamten Anlage.

Die Gemeinde Ehningen im Korngäu, einer Landschaft zwischen Schwarzwald und Schwäbischer Alb, beauftragte im Jahr 2010 die SAB GmbH mit der Automatisierung der acht Regenüberlaufbecken (RÜB) sowie deren Integration in das bestehende Leitsystem.

Zur Automatisierung der Bauwerke ist ein Kommunikationskonzept auf Basis eines effizienten Protokolls erforderlich, um die einzelnen Regenüberlaufbecken an das Leitsystem anzukoppeln. Aufgrund der Nutzung des Mobilfunknetzes kommt sowohl der sicheren Datenübertragung als auch der Verfügbarkeit der Zentrale eine große Bedeutung zu. Der Betreiber möchte das Gesamtsystem darüber hinaus aus der Ferne warten.

Datenaustausch über das Mobilfunknetz

Weil das Kanalsystem nur eine begrenzte Leistungsfähigkeit hat, speichern bei einem Regenereignis acht Regenüberlaufbecken das Mischwasser temporär. Nach dem Ende des Regenereignisses wird es dann an die Kläranlage weitergeleitet. Wegen der fehlenden drahtgebundenen Kommunikations-Infrastruktur erfolgt die Übertragung der anfallenden Daten durchgängig per GPRS/EDGE über das Mobilfunknetz.

In punkto Datenaustausch setzt der Betreiber auf die Fernwirklösung Resy+ von Phoenix Contact, die per ODP-Protokoll (Open Data Port) an das Leitsystem angebunden wird. Dazu stellt der AX ODP Server dem Leitsystem die Daten als OPC-Variablen zur Verfügung. Historische Informationen liegen im CSV-Format (Character Separated Value) vor und werden direkt vom Archivierungssystem importiert.

Schutz vor unbefugten Zugriffen

Werden Ethernet-basierte Produktionssysteme direkt an das Unternehmensnetzwerk angekoppelt, müssen sie vor unberechtigten Zugriffen und Schadprogrammen geschützt werden. Deshalb setzt die Kläranlage Ehningen Security Appliances ein um die Büronetzwerke von den industriellen Netzen zu trennen.

Auch alle Regenüberlaufbecken werden über sichere VPN-Tunnel aus dem Mobilfunknetz angebunden und die Daten per Routing an das industrielle Netzwerk weitergeleitet. Insgesamt verwaltet der FL MGuard RS VPN vier Subnetze. Neben dem Büronetzwerk mit sicherem Internet-Zugang sind die ortsgebundenen Automatisierungskomponenten, die Leittechnik und die Außenstationen in jeweils einem Subnetz abgebildet.

Die Außenstationen liegen räumlich weit voneinander entfernt, sodass die An- und Abfahrt im Service-Fall einen längeren Zeitaufwand bedeutet. Deshalb ist es besonders wichtig, einen zentralen Zugriffspunkt zu haben, um die Engineering-Kosten während der Inbetriebnahme und späteren Wartung überschau- und kalkulierbar zu halten.

Um eine hohe Verfügbarkeit der Daten zu realisieren, sind sowohl das Leitsystem als auch der AX ODP Server sind in der Zentrale redundant auf getrennten Rechnersystemen installiert. Bei Ausfall eines ODP Servers wird sofort auf das zweite System umgeschaltet. Die Außenstationen registrieren automatisch den neuen Zustand und senden die anfallenden Prozessdaten an das neue aktive System.

Fernwirklösung Resy+ - vielfältige Kommunikationsmöglichkeiten

Die Software-Lösung Resy+ von Phoenix Contact ermöglicht ein durchgängiges Fernwirken, wobei die Daten sowohl über Ethernet als auch via Standleitung, Wählverbindung, SMS, GSM, GPRS oder Funk übertragen werden können. Als Basis fungieren modulare Inline-Steuerungen in verschiedenen Leistungsklassen, die sich flexibel um die jeweils erforderlichen Standard- und Funktionsklemmen erweitern lassen. Anschließbar sind maximal 8.192 lokale I/O-Punkte.

Die Inline Controller werden mit der Software PC Worx gemäß IEC 61131-3 programmiert. Wichtiger Bestandteil des Tools ist eine Funktionsbaustein-Bibliothek für die Konfiguration der Fernwirkverbindung. Zur Parametrierung der Fernwirktechnik und Programmierung der Steuerungsfunktion benötigt der Anwender somit nur eine Software. Diese unterstützt eine Vielzahl von Protokollen wie die Fernwirkstandards IEC 60870-5-101 und 60870-5-104, Modbus TCP/RTU und ODP (Open Data Protocol), sodass die Steuerung mit fast allen modernen Leitsystemen kommunizieren kann.

Fazit

Nachdem die Regenüberlaufbecken auf Basis einer industriegerechten Steuerungs- und Fernwirktechnik automatisiert worden sind, kann der Klärwerksmeister zentral auf sämtliche Regenüberlaufbecken zugreifen. Alle sensiblen Daten werden in der Leitwarte visualisiert und protokolliert. Sowohl bei der Datensicherheit als auch der Verfügbarkeit der Systeme hat der Betreiber hohe Standards und innovative Konzepte umgesetzt, die mit Sicherheit immer die richtigen Daten liefern.

Darüber hinaus gestattet die IPSec-verschlüsselte Verbindung für die Fernwartung ein hohes Maß an Flexibilität hinsichtlich der Wartung und Erweiterung des Systems.