Der Projektauftrag
Der Betreiber ist kontinuierlich über den Ladezustand des Akkus sowie dessen Restlaufzeit und Lebensdauer informiert.Redaktion IEE/Renate Schildheuer
An die Kläranlage in Elbrinxen sind rund 2.500 Einwohner der Stadt Lügde im Kreis Lippe im Nordosten von Nordrhein-Westfalen angeschlossen. Hier wird das eingeleitete Abwasser gereinigt und am Ende des Prozesses in einen Bach abgegeben. Der Klärprozess setzt sich aus mehreren Schritten zusammen, die ständig überwacht werden müssen. Die erste Messstelle befindet sich direkt an der Einleitung. Sie misst den Wasserstand. Danach geht es in die erste Station des Klärprozesses. Grob- und Feinrechen filtern die festen Stoffe aus dem Abwasser. Dann folgt ein Abscheider, der das an der Wasseroberfläche abgesetzte Fett und den auf den Boden gesunkenen Sand beseitigt. Im Belebungsbecken sorgen Bakterien durch die Zufuhr von Sauerstoff und des Fällungsmittels Eisen- und Aluminiumchlorid für den Abbau von Stickstoff, Phosphor und Nitrat. Um eine optimale Umgebung für die gefräßigen Bakterien zu erzeugen, muss die genaue Sauerstoff- und Eisen-/Aluminiumchlorid-Menge gemessen werden, die je nach Verschmutzung variiert. Vor der Einleitung in den Fluss wird anhand der Wasserstandshöhe die Durchflussmenge ermittelt und die Qualität des Wassers geprüft, zum Beispiel anhand des Sauerstoff- und Nährstoffgehalts.
Die komplexen Abläufe der gesamten Kläranlage werden von einer zentralen SPS gesteuert, die stets korrekt arbeiten muss. Im schlimmsten Fall könnte ansonsten unzureichend geklärtes Abwasser in den Fluss Emmer gelangen. Damit die SPS unterbrechungsfrei ihren Dienst verrichtet, sorgt eine USV mit Batterie-Management für die Stromversorgung bei einem Netzausfall.
Die Projektdurchführung
Um den gesamten Prozess der Abwasserreinigung transparent und flexibel zu gestalten, hat sich Dirk Kuchenbecker, Wassermeister bei der Stadt Lügde, für den Einsatz einer Inline-Steuerung der 300er Klasse von Phoenix Contact entschieden. In der Vergangenheit war für jedes Gewerk eine eigenständige Steuerungslösung montiert worden. Die Vielzahl der Hersteller machte die Wartung und Fehlerbehebung jedoch umständlich. Durch die Verwendung des ILC 3xx gibt es nun einen abgestimmten Prozess, der zentral überwacht und zuverlässig mit einer unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) vor Netzausfällen geschützt wird. Die USV Quint UPS IQ mit 20 A Nennstrom schaltet unterbrechungsfrei auf den 7,2-Ah-Energiespeicher um, sobald Probleme bei der primärseitigen Energieversorgung auftreten. Das intelligente USV-Modul kommuniziert zu diesem Zweck mit dem angeschlossenen Energiespeicher über eine separate Datenleitung.
Redaktion IEE/Renate Schildheuer
Die Batterie-Management-Technik IQ Technology versorgt die Steuerung unter bestmöglicher Ausnutzung des Energiespeichers. Mit ihr erkennt das USV-Modul den Energiespeicher automatisch und passt die Ladecharakteristik entsprechend der Energiespeicher-Technologie sowie der Umgebungstemperatur an. Mit dem 7,2-Ah-Akku steht der benötigte Laststrom von 5 A für eine Stunde zur Verfügung. Das Batterie-Management ermittelt anhand des aktuellen Ladezustands die Restlaufzeit für die Steuerung. Der Betreiber ist kontinuierlich über den Ladezustand des Akkus sowie dessen Restlaufzeit und Lebensdauer informiert. So lassen sich Versorgungslücken oder das frühzeitige – respektive überflüssige – Herunterfahren der Anwendung vermeiden. Darüber hinaus sind Wartungsarbeiten planbar und der Energiespeicher muss nicht unnötig gewechselt werden, weil seine Lebenserwartung jederzeit bekannt ist.
LEDs an der Frontseite des USV-Moduls sowie potenzialfreie Relaiskontakte melden die Funktionen. Über die verdrahteten Kontakte teilt die USV mit, ob der Energiespeicher die Last versorgt, aufgeladen wird oder ein Alarm ansteht. Die Belegung der Kontakte lässt sich mithilfe der Konfigurations- und Management-Software UPS-Conf individuell anpassen. Dazu ist ein Datenkabel erforderlich, das die IFS-Schnittstelle (Interface-System-Schnittstelle) des USV-Moduls mit einer USB-Schnittstelle verbindet. Das IFS-USB-Datenkabel eignet sich insbesondere für die Konfiguration und Überwachung des USV-Systems. Mithilfe der Software kann der Anwender das Verhalten der USV flexibel an die Anforderungen seiner Applikation anpassen. Dirk Kuchenbecker nutzt die grafische Darstellung sämtlicher relevanten Betriebsparameter, wobei wichtige Meldungen im Vordergrund erscheinen. Dies ist zum Beispiel der Fall, wenn das speisende Netz ausfällt und das USV-Modul auf den Energiespeicher umschaltet. Eine Log-Datei archiviert Ereignisse, wie die Information, wann und wie lange die USV Netzausfälle überbrückt hat. Auf diese Weise liegen wichtige Daten übersichtlich zur Auswertung vor. Um das kostenfrei erhältliche Konfigurations- und Management-Tool verwenden zu können, muss die Datei aus dem E-Shop von Phoenix Contact herunter geladen sowie die USV über das Datenkabel mit dem Notebook oder einem Industrie-PC gekoppelt werden. Nachdem die selbsterklärende Installationsdatei durchlaufen wurde, ist UPS-Conf einsatzbereit. Ein Poster unterstützt bei der Einrichtung der Hard- und Software sowie der Anwendung des Tools.
Das Projektfazit
Die präzise Regelung von Werten, wie der Luftmenge im Belebungsbecken, ist Voraussetzung für die hohe Qualität des gereinigten Abwassers sowie die effektive Arbeit der gesamten Kläranlage. Alle relevanten Daten und Regelungsprozesse werden dabei über die zentrale Steuerung ausgeführt. Damit deren Funktion auch bei Netzstörungen sichergestellt ist, nutzt die Kläranlage Elbrinxen eine USV mit IQ Technology. Wichtige Betriebsparameter der USV werden dazu mittels Datenkabel und Software überwacht, grafisch dargestellt und gespeichert.
Anja Moldehn
(mf)