Ziel des Projekts war die Erfassung der Wasserstände sowie die Verteilung an die zuständigen Stellen: Kraftwerksbetreiber, Wasser- und Schifffahrtsbehörde, Hochwassermeldezentrale usw. Damit langfristig Kosten gespart werden können, hat die zuständige Fachstelle Maschinenwesen Südwest in Koblenz der Ingenieurgesellschaft für Automation mbH (IFA) in Heddesheim einen Auftrag zur Automatisierung der Anlage erteilt. Entlang des 200km langen Neckar-Teilstücks zwischen Mannheim und Stuttgart sollte eine gemeinsame Datenbasis für die Staustufen geschaffen werden. Der Auftragnehmer IFA mit seinem Kerngeschäft Automatisierungstechnik und Schaltschrankbau beschäftigt derzeit neun Mitarbeiter, die Kunden kommen hauptsächlich aus der Umwelttechnik sowie aus der Wasser- und Abwasserwirtschaft. Die Regulierung der 27 Staustufen entlang des Neckars erfolgt derzeit noch manuell – die Datenerfassung dient aber auch einer zukünftigen automatischen Stauzielregelung. Die Regulierung sorgt dafür, dass die Schiffe bei zu niedrigem Wasserstand nicht den Grund berühren und bei zu hohem Wasserstand noch unter Brücken passieren könnnen. Darüber hinaus muss der Zufluss der Nebenflüsse in den Neckar erfasst sowie der Abfluss des Neckars in den Rhein gleichmäßig gehalten werden. So werden starke Wasserstandsschwankungen vermieden. Hohe Sicherheit und schmale Bauform \“Eine der Herausforderungen dieses Projekts lag darin, ein System mit hoher Anlagensicherheit und Messgenauigkeit zu errichten\“, erläutert Martin Weinläder, Geschäftsführer der IFA (Bild 2). \“Darüber hinaus sollten die Module trotz der benötigten Schutzfunktionen eine schmale Bauform haben, damit der vom Auftraggeber geforderte freie Raum von 20% für Erweiterungen im Schaltschrank zur Verfügung steht.\“ Somit musste eine qualitativ hochwertige Anlage mit geringem Platzbedarf errichtet werden, die jede Art von Überspannungen von außen ableitet. Der Wasserstand wird mit mehreren physikalisch unterschiedlichen Messsystemen ermittelt. Zum einen mit einem Radarentfernungssensor in einer Höhe von drei Metern über dem Wasserpegel (Bild 3) oder alternativ mit einer hydrostatischen Tauchsonde. Mithilfe einer Übertragungsleitung werden beide Messwerte zum Schaltschrank (Bild 4) geführt und dort überwacht, bei Differenzen wird ein Alarm ausgelöst. Damit das Signal während der Übertragung nicht durch Störungen wie etwa Ausgleichsströme beeinträchtigt wird, und um eine hohe Messgenauigkeit zu erhalten, werden Schnittstellenwandler vom Typ Mini Analog von Phoenix Contact zwischengeschaltet. Überspannungsschutz für Daten- und Stromversorgungen Außerdem war die Anlage vor ungewollten Überspannungen zu schützen, die eine Zerstörung von Anlagenteilen bewirken können. \“Risikofaktoren sind hier die Datenkabel und der Sensor in drei Meter Höhe\“, so Weinläder. Sowohl die Datenkabel vom Sensor zur Offset-Einrichtung, als auch die von dort zum Schaltschrank führenden Datenkabel werden durch Überspannungsschutzgeräte der Serie Comtrab von Phoenix Contact beschaltet. \“So verhindern wir, dass mögliche induktiv eingekoppelte Überspannungen über die Verbindungsleitungen in die Anlage gelangen\“, erläutert Weinläder. \“Eine Zerstörung der Steuerung durch Überspannungen hätte weitreichende Folgen und könnte sogar den Hochwasserschutz beeinträchtigen.\“ Um die automatisierte Anlage vollständig vor Überspannungen abzusichern, sollten nicht nur Datenkabel, sondern auch Energieeinspeisungskabel beschaltet werden. \“Die gesamte Energieversorgung für die Steuerung musste sicher und zuverlässig aufgebaut werden\“, so Weinläder. Daher wurden die Sekundärkreise der 24V-Stromversorgungen vom Typ Mini Power mit Produkten der Familie Plugtrab und die Stromzuführung für den Schaltschrank über die Hauptzuleitung mit einem Produkt der Familie Valvetrab Compact geschützt. Neben dem guten Ableitvermögen von maximal 40kA und dem niedrigen Schutzpegel von 1,4kV sprachen weitere Gründe für den Typ 2-Überspannungsschutz Valvetrab Compact: zum Beispiel die geringe Baubreite von nur 25,3mm sowie die Fernmeldung und die optische Rot-Grün-Signalisierung zur Anzeige der Überspannungsschutzfunktion. Damit die Wehre kontrolliert und die Daten visualisiert werden können, müssen die Signale aufbereitet werden. Dazu werden die Messsignale im Schaltschrank auf eine SPS geführt und als gemeinsame Basis zur Verfügung gestellt. Außerdem werden die Daten über ein Modem direkt zu den übergeordneten Stellen gesendet. So können die Wasser- und Schifffahrtsämter Stuttgart und Heidelberg jederzeit aus der Ferne die Wasserstände überwachen. Fazit Seit Projektbeginn im Januar 2005 wurden sukzessive alle 27 Anlagen automatisiert. Dabei leisten die Überspannungsschutz-Module Valvetrab, Plugtrab und Comtrab einen wichtigen Beitrag zur Qualität und Verfügbarkeit der gemeinsamen Datenbasis. Weinläder will seine Automatisierungsanlagen weiterhin mit Überspannungsschutz-Produkten sowie weiteren Produkten von Phoenix Contact ausrüsten. \“Dabei ist nicht nur das Preis-Leistungs-Verhältnis interessant\“, begründet er seinen Entschluss. \“Auch die Synergien zwischen den Bauteilen, wenn diese von ein und demselben Anbieter kommen, spielen eine große Rolle.\“ Kasten 1: Überspannungsschutz mit Valvetrab compact Valvetrab compact bietet zahlreiche Vorzüge im Typ 2-Überspannungsschutz-Bereich. Für alle gängigen Anwendungen gibt es Installationsblöcke. Die Vorteile im Einzelnen: – Geringe Baubreite 48, 36 oder 24mm je nach Modul – damit ist Valvetrab compact weltweit der Schmalste seiner Klasse. – Durchgängige Steckbarkeit sorgt für hohen Komfort – z.B. bei Isolationsmessungen in der Anlage. Statt in die Installation einzugreifen, werden einfach die Stecker gezogen – zwei Finger ersetzen das Werkzeug. – Optisch-mechanische Statusanzeige ermöglicht an jedem Stecker vor Ort Auskunft über die Funktion des Überspannungsschutzes – auf einen Blick. – Drehbarkeit ermöglicht minimale Leitungslängen und somit maximale Überspannungsschutzwirkung. Die symmetrisch konstruierten Stecker können in beiden Richtungen in das Grundmodul gesteckt werden.
Phoenix Contact Deutschland GmbH
