Systemausfälle dürfen nicht vorkommen

Mit den PROFIBUS-Modulen und dem Industrie-W-LAN von Prosoft Technology können kritische Daten über ControlLogix-Prozessoren an ein Hochwasserschutzsystem übermittelt werden.

Bei einem Upgrade der Systemsteuerung eines Hochwassersperrwerks kann man sich einen Systemausfall nicht erlauben. Sollte es bei einem Hochwassersperrwerk zu Funktionsstörungen kommen, hätte das gravierende Folgen für Tausende von Wohnungen und Unternehmen.

Die technische Modernisierung eines Hochwassersperrwerks ist eine Aufgabe, die nicht über Nacht erledigt werden kann, sondern viele Monate in Anspruch nimmt. Da das Sperrwerk auch während des Upgrades stets voll funktionsfähig sein muss, sollte diese Aufgabe im Vorfeld gut durchdacht und jeder Schritt wohlüberlegt sein. Es müssen verschiedene Fehlerkontrollsysteme und Redundanzen vorhanden sein. Wer behauptet, Redundanzen seien überflüssig, hat sich noch nie mit einem Hochwassersperrwerk beschäftigt.

Die Mündung des Dartford Creek wird von zwei 20 Meter hohen Betontürmen eingefasst, dem Dartford Hochwassersperrwerk der britischen Umweltbehörde in Kent, England. Bei Bedarf wird das Dartford Sperrwerk zusammen mit dem größeren Themse-Sperrwerk flussaufwärts geschlossen. So wird verhindert, dass bei hohen Pegelständen in der Themse-Mündung Wasser in den Fluss Creek zurückfließt und Dartford und Umgebung überschwemmt.


Hoch oben zwischen den beiden Betontürmen sind zwei Stahltore befestigt, die jeweils 30m breit sind und über 160 Tonnen wiegen. Wie eine riesige Guillotine kann ein Tor an seinen Halteketten langsam auf das Flussbett abgesenkt werden, um das hineinströmende Wasser zurückzuhalten. Bei Bedarf kann das zweite Tor langsam auf das erste Tor heruntergelassen werden. So können die beiden 160 Tonnen schweren Stahltore zusammen einem Pegelstand von bis zu 10,4 Metern standhalten.
Die Tore werden durch direkt angetriebene Ölhydraulikmotoren angehoben und abgesenkt. Das Antriebssystem besteht aus zwei 18,5 kW Pumpen-und Motoreinheiten für den Arbeits- und den Standby-Betrieb. So kann jedes Tor in 15 Minuten angehoben oder abgesenkt werden. Werden die Tore nicht gebraucht, werden sie in der höchsten Position mit hydraulischen Verriegelungsmechanismen arretiert. Somit stellen die Tore kein Hindernis für den Schiffsverkehr auf dem Creek dar.
Man geht davon aus, dass das Hochwassersperrwerk bedingt durch den Klimawandel in den nächsten 25 Jahren im Schnitt 50 Mal pro Jahr zum Einsatz kommen wird.


"Auf das Hochwassersperrwerk mitsamt seinen redundanten Sicherungssystemen muss man sich immer voll verlassen können“, sagte Andrew Garwood, Senior Contracts Manager im Bereich Steuerung bei Qualter Hall & Co Limited, Barnsley.
Erst in jüngster Zeit hat sich gezeigt, dass das Hochwassersperrwerk allmählich in die Jahre kommt. Im Zuge einer umfassenden technischen Modernisierung wurde die gesamte Systemsteuerung des Sperrwerks überholt. Die ursprüngliche Systemsteuerung war ein vollständig verdrahtetes, Relais-basiertes System, das bereits über 30 Jahre alt war. Ersatzteile waren kaum noch zu bekommen.

Qualter Hall führte die von M&E vergebenen Arbeiten im Auftrag des Generalunternehmers Birse Civils durch. Das Unternehmen, das damit nicht nur die Funktion eines Systemintegrators übernahm, sondern auch die entsprechenden Maschinenbau- und Elektrotechnikleistungen erbrachte, war auch für die Modernisierung der Systemsteuerung verantwortlich. Die Ziele waren klar: Oberste Priorität hatten Sicherheit und Zuverlässigkeit. Denn falls es je zu einem Hochwasser kommt, kann dieses in der gesamten Umgebung erhebliche Schäden anrichten.


Qualter Hall, der als Systemintegrator eine Vielzahl von technischen Lösungen im Programm hat, entschied sich, ProSoft Technology zu kontaktieren, da dieses Unternehmen, unterstützt durch Rockwell Automation, eine zuverlässige, kostengünstige Lösung anzubieten hatte. ProSoft Technology ist ein von Rockwell Automation zertifizierter Partner.

In jedem der 20m-Türme befinden sich zwei separate ControlLogix-Prozessoren von Rockwell Automation für den redundanten Betrieb. Mit diesen wird das Öffnen und Schließen des Sperrwerks gesteuert. Viele der eingesetzten Bauteile standen mit der Systemsteuerung über PROFIBUS-oder Siemens-Schnittstellen in Verbindung. Zwei PROFIBUS-Master-Kommunikationsmodule (MVI56 und PDPMV1) von ProSoft Technology wurden in den ControlLogix-Systemen installiert. So wird die Kommunikation der Prozessoren von Rockwell Automation unterstützt.

"Die ProSoft Technology Module wurden eingesetzt, um PROFIBUS DP in die ControlLogix-Einheiten zu integrieren. Nun gibt es vier separate PROFIBUS DP-Segmente für den redundanten Betrieb", sagte Andrew Garwood. Im Zuge der Systemüberholung wurden zwischen den beiden Türmen Glasfaserkabel installiert. Bei der Installation lief die Kommunikation über das 802.11 Industrie Hotspot W-LAN von ProSoft Technology.


"Die drahtlose Verbindung dient als automatische Backup-Verbindung, wenn die Glasfaserverbindung ausfallen sollte. Ausschlaggebend bei der Auftragsvergabe waren die Flexibilität der ProSoft Produkte sowie die Unterstützung des Spanning-Tree-Protokoll (RSTP)“, erläuterte Andrew Garwood.

Die Lösungen von ProSoft Technology unterstützen die Ingenieursarbeit insofern, als die ControlLogix-Systeme des Unternehmens mit einem einzigen Protokoll kommunizieren.

Ob zentral oder über große Entfernungen - das System ermöglicht jetzt schnellen Datentransfer und somit einen komfortablen Zugriff auf Diagnoseinformationen.

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