Leittechniklösungen mit OPC UA

Leittechniklösungen mit OPC UA

Die intelligente
Kommunikationszentrale

Intelligente Heiz- und Klimasysteme erfordern anspruchsvolle Leittechnik, die die Analyse und Anpassung einer Vielzahl von Parametern im Versorgungsnetz ermöglicht. Lösungen auf Basis von OPC UA erlauben Anwendern, die Kommunikation mit anderen Steuerungseinheiten oder Leitsystemen aufzubauen. Auf diese Weise können auch ERP-Systeme auf die standardisierte Schnittstelle zugreifen.

Leitstandsder Energiezentrale (Bild: Certec GmbH)

Leitstandsder Energiezentrale (Bild: Certec GmbH)


Das Sortiment von Hoval umfasst durchgängige Komplettlösungen intelligenter Heiz- und Klimasysteme. In 2011 hat das Unternehmen sein Systemangebot mit Lösungen für Nah- und Fernwärme erweitert, u.a. auch mit einem eigenen Leitsystem. Das Angebot richtet sich an Energieversorger, Stadtwerke und Genossenschaften, wobei es sich nicht nur auf kleine und mittlere, dezentrale Anlagen fokussiert, sondern auch auf große Anlagen und gesamte Stadtversorgungen. Die Leistungsgrößen der Fernwärmeübergabestationen liegen bei 15kW für Einfamilienhäuser und bis 20MW für große Bürogebäude bzw. industrielle Anlagen. In diesem Segment haben sich die Anforderungen in den letzten Jahren erhöht. Eine stabile Versorgung allein genügt nicht mehr. Um einen ausreichenden Netzbetrieb und die damit verbundene Effizienz zu gewährleisten, ist es nötig, eine Vielzahl von Parametern im Versorgungsnetz zu analysieren. Es gilt, den steigenden Kosten in der Energieerzeugung entgegenzuwirken sowie den steigenden Umweltanforderungen gerecht zu werden.
Dynamisch konfigurierte Abnehmervisualisierung (Bild: Certec GmbH)

Dynamisch konfigurierte Abnehmervisualisierung (Bild: Certec GmbH)

HMI- und Scada-Lösungen

Basierend auf den genannten Anforderungen hat sich das Unternehmen alle Optionen am Markt für ein Basis-Leitsystem angesehen, sich gegen eine komplette Eigenentwicklung und für die Produktlinie Atvise des HMI- und Scada-Anbieters Certec als Ausgangsbasis entschieden. Was den Ausschlag für die Produktreihe gab, war der Umstand, dass die Lösung als einzige auf Basis reiner Webtechnik sowie OPC UA basiert. Damit entschied sich Hoval für einen offenen Standard und den Webbrowser als Client. Die Option, einen Standard-Webbrowser für die Visualisierung zu verwenden, macht Clientinstallationen sowie deren Wartung obsolet und die moderne Browsertechnologie löst eine Vielzahl von Anforderungen wie z.B. das automatische Skalieren auf das jeweilige Endgerät. Des Weiteren bietet die Lösung die Möglichkeit einer vollständigen applikatorischen und visuellen Anpassung auf breiter Ebene, die zwingend notwendig ist, um die genannten Anforderungen umzusetzen.

Ein ausgeklügeltes Leitsystem

Das Entwicklungsteam von Hoval hat bei der Umsetzung des auf Atvise Scada basierenden TopTronic Supervisors vieles bedacht. Mittels Seriennummer lassen sich z.B. über das Leitsystem die entsprechenden Vorort-Regler, die Teil eines Projektes sind, konfigurieren bzw. über eine einfache Suchfunktion hinzufügen. Die Visualisierung im Leitsystem passt sich dynamisch an die jeweiligen Fernwärmeübergabestationen an. Das bedeutet, dass Anlagenbetreiber nicht eine Vielzahl von Anlagenbildern erstellen müssen, sondern auf Basis einer vorhandenen, standardisierten Bibliothek beim Aufruf des HMIs eines Abnehmers diesen on-the-fly konfigurieren und darstellen können. Über Ortspläne lassen sich die Fernwärmeleitungen und Abnehmer lokalisieren. Auf den Karten lassen sich durch eine Hover-Bewegung der Maus Übersichtsinformationen der individuellen Abnehmer ablesen. Ein Klick führt den Anlagenbetreiber direkt auf das HMI der jeweiligen Kundenanlage. Anwender haben die Möglichkeit, von der Zentrale aus auf jede Vorort-Regeleinheit zuzugreifen. Die lokale Regeleinheit in den Umformstationen kommuniziert via Zweidraht-Kupferleitung oder über IP-Verbindungen verschlüsselt mit der Systemzentrale. Optional lassen sich diese Regelgeräte mit einem Gateway, auf dem Atvise SDK implementiert ist, ausstatten. Dabei handelt es sich um ein reines WebMI, das zur Visualisierung der lokalen Regeleinheit via Standard-Webbrowser für den Endkundenzugang, bzw. auch für Wartungseinsätze, dient. Ein Vorteil hierbei ist, dass das Engineering-Tool Atvise Builder für alle Produkte der Reihe zur Anwendung kommt und sich somit einmal erstellte Visualisierungen wiederverwenden lassen.

Energieeffizienzoptimierung für Nahwärmenetze

Eine große Herausforderung in Nahwärmenetzen sind Lastspitzen z.B. bei den Warmwasserladezeiten. Um Lastspitzen auszugleichen, nutzen Unternehmen ein teures Backup-Programm, bei dem kurzfristig auf teures Öl und Gas zurückgegriffen werden muss. Mithilfe des Fernwärme-Leitsystem lassen sich die Lastspitzen durch gezielte Maßnahmen glätten. Hierfür stehen eigene Analyse- und Reporting-Tools zur Verfügung, die auf große Datenmengen der Anlagen zurückgreifen. Denn in der Scada-Datenbank werden in der Energiezentrale täglich bis zu 15Mio. Datenpunktinformationen historisiert und über zwei Jahre archiviert. Sie stehen u.a. den Trend-Charts der Warmwasserladezeiten oder den Heizkreisschaltzeiten zur Verfügung, die sich so über jeden erdenklichen Zeitraum unter die Lupe nehmen lassen. Die Ergebnisse erlauben ein gezieltes Eingreifen mit guten Resultaten. Ein weiteres wertvolles Werkzeug ist der Chart Energieeffizienz, der es Betreibern ermöglicht, den Wirkungsgrad der Umformstationen zu überwachen. Wenn eine Anlage als rot eingestuft wird, können Anwender das Abnehmerverhalten analysieren und gegebenenfalls Parametereinstellungen anpassen. Zu geringe Spreizungen lassen Pumpen sonst unnötiger Weise mit zu viel Energieverbrauch laufen. Das Angebot wird durch das Qualitätsmanagement-Modul TopTronic Supervisor abgerundet. Auf Knopfdruck liefert das Tool Berichte für das gesamte Wärmenetz. Das führt zu einer Zeitersparnis, die sich wiederum in das Verbessern der Anlage investieren lässt.

OPC UA lässt Türen offen

Durch das Umsetzen der Leittechniklösung auf Basis von OPC UA ergibt sich für Anwender die Möglichkeit, die Kommunikation auch mit anderen Steuerungseinheiten oder Leitsystemen auf Basis von OPC UA aufzubauen. Auf diese Weise können auch ERP-Systeme auf die standardisierte Schnittstelle zugreifen. Die Lösung bietet hierbei sowohl Client- als auch Serverfunktionalität.

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