Seit Ende der 1980er Jahre taten sie ihren Dienst: mehr als ein Dutzend Papierschreiber, die man bei der Erstinstrumentierung des Wasserwerks Rednitztal in der Leitwarte installiert hatte. Vor einigen Monaten hat man sie im Zuge eines Modernisierungsprojekts ersetzt. Die für die Trinkwasserversorgung in Fürth zuständige infra fürth setzt stattdessen nun papierlose digitale Rekorder des Typs FX1006 von Yokogawa ein. Insgesamt sieben Sechskanal-Geräte sind installiert, sechs davon in der Leitwarte selbst, eines in einer Außenstelle.
Früher musste das Bedienpersonal wöchentlich die Papierrollen wechseln und die Schreibfedern kontinuierlich warten und überwachen. Dies gehört nun der Vergangenheit an. Da die Leitwarte in den Nachtstunden und zeitweise auch am Wochenende nicht besetzt ist, ist dies ein wichtiger Beitrag zu höherer Dokumentationssicherheit. Dann überwacht eine Netzleitstelle aus der Entfernung den Betrieb.
Das Wasserwerk im Rednitztal ist Teil eines Verbunds aus drei Wasserwerken, die über zahlreiche Brunnen, Aufbereitungsanlagen, Reinwasser- und Hochbehälter verfügen. Insgesamt knapp acht Millionen Kubikmeter Trinkwasser werden von diesen Wasserwerken jährlich ins Versorgungsnetz eingespeist. Von der Leitwarte im Rednitztal aus wird der Betrieb sowohl der Wasserwerke als auch des Leitungsnetzes gesteuert und überwacht. Damit man dieses Netz auch angesichts oft nicht vorhersehbarer Verbrauchsspitzen zuverlässig betreiben kann, müssen die Anlagenbediener über zahlreiche Durchflussmengen, Wasserstände, Drücke etc. genau Bescheid wissen. Schon jahreszeitlich schwankt die tägliche Abnahmemenge zwischen rund 20.000 m3 im Winter und bis zu 35.000 m3 an Spitzentagen im Sommer. Auch die Chlorkonzentration im Wasser wird innerhalb einer eigenen Messgruppe kontinuierlich aufgezeichnet. Diese Messung ist allerdings nur notwendig, wenn dem Wasser tatsächlich Chlor zugesetzt wird. Das geschieht allenfalls bei Hochwasser, bei Wartungsarbeiten oder im Störungsfall.
Verbrauchsspitze in der Halbzeitpause
Die Messstellen übermitteln die Daten an das Steuerungssystem und parallel an die Rekorder, die sie speichern und visualisieren. Neben der zuverlässigen Aufzeichnung und Anzeige der Messwerte stellt der Betreiber noch eine weitere wichtige Forderung an das System. Thomas Merklein, Abteilungsleiter Wasserwerke bei infra fürth, erläutert: „Für unsere Auswertungen benötigen wir exakt und reproduzierbar skalierte Ausdrucke der zeitlichen Verläufe unserer Messwerte.“ Nach einmaliger Konfiguration werden daher die Skalierungen der Zeitachsen bei verschiedenen Messwerten und Rekordern automatisch vereinheitlicht. Danach stimmen die Maßstäbe so gut überein, dass man entsprechende Ausdrucke problemlos übereinander legen kann. Das erleichtert die Ereignisanalyse und -bewertung enorm.
Blatt für Blatt grafische Informationen im Standardformat war daher eine Schlüsselanforderung des Betreibers und genau darin liegt eine der Stärken der Rekorder von Yokogawa. „Wir können zum Beispiel auf den Diagrammen unmittelbar ablesen, wann bei der TV-Übertragung eines Fußballspiels die Halbzeitpause begonnen hat und wie wir mit der resultierenden Verbrauchsspitze umgegangen sind“, berichtet Merklein.
„Manchmal vergehen Monate, bis wir die Ereignisse im Versorgungsnetz zu einer bestimmten Stunde eines bestimmten Tages rekonstruieren müssen“, erklärt Merklein. Das gilt etwa, wenn bei Straßenbauarbeiten ein Wasserrohr beschädigt wird: Der Betreiber des Wasserwerks muss dann nachträglich die Menge des ausgeströmten Wassers ermitteln und belegen, um sie dem Verursacher in Rechnung stellen zu können. „Dann sind diese Unterlagen bares Geld für uns. Deshalb ist es so wichtig, dass kein Messwert verloren geht“, sagt Merklein.
Daher werden alle Messdaten gleich mehrfach gespeichert und gesichert: in einem nichtflüchtigen Flash-Speicher im Rekorder und außerdem auf einer Speicherkarte, die sich ebenfalls im Rekorder befindet. Schließlich werden einmal täglich alle Messdaten in einer Datei zusammengefasst und über eine TCP/IP-Verbindung auf dem FTP-Server des Wasserwerks abgelegt. Von dort aus sind sie dann – im Sinne eines zentralen Datenmanagements – auch im Intranet des Unternehmens zugänglich. Überdies werden die Daten noch im Steuerungssystem der Anlage verarbeitet und archiviert. Mit einer Kapazität von 400 MB reicht dabei der interne Speicher der Geräte bereits für viele Monate. Danach arbeitet er nach dem FIFO-Prinzip (First In – First Out), das heißt die jeweils ältesten Daten werden von neu hinzukommenden Messwerten überschrieben. Noch deutlich mehr Speicherplatz bieten die handelsüblichen Compact-Flash-Karten.
Von der Testphase in den Alltagsbetrieb
Peter Klahr, Energieanlagenelektroniker bei infra fürth und inzwischen „In-house-Experte“ für die neuen Rekorder, lobt neben der einfach standardisierbaren Skalierung der Datenausgabe besonders die hohe Abtastrate von 0,5 Sekunden, die ihm eine sehr präzise Dokumentation erlaubt. „In einer mehrwöchigen Testphase im Frühjahr 2013 konnten wir uns von der Qualität und Leistungsfähigkeit der FX1006-Geräte überzeugen. Dieser positive Eindruck hat sich inzwischen im Alltagsbetrieb bestätigt“, berichtet Klahr. Schon jetzt nutzt er auch die Möglichkeiten der mathematischen Verarbeitung von Messdaten, etwa bei der automatischen Addition einzelner Durchflussmessungen. Und die Rekorder können noch mehr: So nutzt man zwar in Fürth derzeit die Anzeige von Alarmen am Rekorder nicht; die Alarme verarbeitet dort das Steuerungssystem. Dennoch bietet sich damit eine Alternative der Alarmdarstellung, die sich im Störungsfall nutzen ließe und so zusätzliche Sicherheit bringt.
Eine übersichtliche, intuitiv verständliche Menünavigation erlaubt auch Personen, die nicht täglich mit den Geräten arbeiten, den einfachen Zugang zu den Messdaten. Ein Berechtigungskonzept schützt dabei die Konfiguration und andere kritische Funktionen vor versehentlicher oder vorsätzlicher Veränderung durch Unbefugte. „Außerdem war es uns wichtig, das grundsätzliche Layout des vorhandenen Schaltpults und damit seine Übersichtlichkeit auch nach dem Austausch der Rekorder zu erhalten“, betont Klahr. Noch immer stehen die auf den einzelnen Bildschirmen angezeigten Messwerte in unmittelbarem Zusammenhang zu den benachbarten Bedienelementen. Das hilft, Missverständnisse oder Fehlbedienungen zu vermeiden.
Noch ein weiterer Aspekt ist Klahr wichtig: „Bei Inbetriebnahme und Konfiguration hat uns der Vor-Ort-Service von Yokogawa sehr geholfen. Auch über die Telefon-Hotline wurden wir sehr rasch und kompetent unterstützt. So konnten wir viele nützliche Funktionen der Geräte optimal einbinden und nutzen.“ Gerade über dieses Lob freut sich Ralph Zapke, Product Manager in der Sales Business Unit NetSOL von Yokogawa, ganz besonders: „Hochwertige Produkte und ein kompetenter Service tragen gleichermaßen dazu bei, unseren Kunden überzeugende Lösungen bieten zu können, die den Anforderungen optimal entsprechen.“
Next steps: modular konzipierte Rekorder
Im Bereich digitaler Rekorder für Industrieanwendungen gehört Yokogawa international zu den führenden Anbietern, ganz besonders im asiatischen Raum. Zapke ist überzeugt: „Dank unserer hohen Qualitätsstandards, des kundengerechten Service-Angebots und innovativer Neuerungen werden wir unsere Marktposition weiter ausbauen können.“ Neben der FX-Serie mit zwei bis zwölf Kanälen bietet Yokogawa zwei weitere Produktfamilien von digitalen Rekordern. Die DX-Serie bietet bis zu 48 Eingangskanäle und verfügt über erweiterte Sicherheitsfunktionen, die den Einsatz gemäß FDA 21 CFR Part 11 auch im regulierten Bereich, etwa in der pharmazeutischen Industrie, erlauben. Auch anderen Regularien, z. B. der AMS 2750 (Aerospace Material Specification) im Rahmen der NADCAP-Anforderungen zur Wärmebehandlung von Materialien für die Luft- und Raumfahrt entsprechen diese Rekorder.
Ganz neu auf dem Markt sind erste Geräte der SmartDac-Generation. Diese sind modular konzipiert und lassen sich daher exakt den Kundenanforderungen entsprechend konfigurieren. Mit Touchscreen und übersichtlichen Anzeige- und Konfigurationsbildschirmen bieten sie höchsten Bedienkomfort. Zudem lässt sich ihre Ausstattung flexibel anpassen, wenn sich die betrieblichen Anforderungen verändern.
