Den Anspruch ihrer Bürger auf sau-beres Trinkwasser können die

Stadtwerke Cham künftig noch effizien-ter und wirtschaftlicher als bisher erfül-len. Die umfassende Modernisierung mitaufeinander abgestimmter Automatisie-rungstechnik aus einer Hand hilft Pum-pen und Rohrleitungen zu schonen, ver-einfacht die Betriebsführung und trägtzu mehr Transparenz, Verfügbarkeitund letztlich zu erhöhter Versorgungssi-cherheit bei. Das Wasserwerk im Rodin-ger Ortsteil Wetterfeld liegt etwa 10 kmwestlich der über 17000 Einwohner zäh-lenden Stadt Cham in der Oberpfalz,dem Tor zum Bayerischen Wald. Es istseit 1971 in Betrieb, wird aus sieben Tief-brunnen gespeist und bereitet jährlichmehr als 2 Mio. m3 Rohwasser auf. Überzwei Hochbehälter versorgen die Stadt-werke damit rund 90 % der Stadt Chamsowie den Zweckverband ChamerGruppe. Wie in der Wasserwirtschaftüblich, bestehen auch Querverbünde zurNotversorgung benachbarter Orte.Nach mehr als drei Jahrzehnten Be-triebszeit hat sich der Betreiber zu einerRundum-Erneuerung der gesamtentechnischen Ausstattung entschlossen.Zu den wichtigsten Maßnahmen gehör-ten der Austausch der alten Förderpum-pen durch moderne drehzahlgeregelte

Druckmantelpumpen sowie der Einsatzmoderner Steuerungs-, Automatisie-rungs- und Antriebstechnik. In der War-te gibt es jetzt neben einem konventio-nellen Rastermosaik-Schaltbild auch einPC-basiertes Leitsystem neuester Prä-gung. Bauseitig hinzugekommen sindein größeres Absetzbecken für Filter-schlämme und ein Silohaus für die auto-matische Versorgung der Filteranlagenmit Magnodol und Hydrocalcit.

Aufbereitung nach bewährtem PrinzipDie hygienisch einwandfreien und keim-freien Rohwässer der zuliefernden Tief-brunnen müssen aus technischen Grün-

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T R I N K W A S S E R Aufbereitung

Integrierte Regelung und Steuerung

Automatisierte Waschanlagefür TrinkwasserAndreas DIEGNER

Wasserwerk Cham in der Oberpfalz: DrehzahlgeregeltePumpen und moderne Steuerungstechnik sorgen fürhohe Versorgungssicherheit.

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VON GRUND AUF MODERNISIERT: Bilder 1und 2Wasserwerk Wetterfeld der Stadtwerke Cham (oben). Trockenbeete für dieRückgewinnung des im Rohwassser enthaltenen Eisens (unten).

NEU ERRICHTET: Bild 3Absetzbecken zur Reinigung des Abwassers aus der Filterrückspülung

den aufbereitet werden. Sie enthalten u. a. sehr viel aggressive Kohlensäure,die aufgrund ihrer chemischen Eigen-schaften metallische Werkstoffe und Be-ton angreift. Die Rohwässer sind aucheisenhaltig, was in den Rohrleitungen zuAusflockungen bzw. Ablagerungenführt. Die Rohwässer sind ferner sauer-stoffarm und derart weich, dass sich inden Rohrleitungen nicht die gewünschteSchutzschicht bilden kann.In der ersten Aufbereitungsstufe gelangtdas Brunnenwasser über Verdüsungs-kammern auf drei offene Quarzkiesfilterund von dort in einen Zwischenbehälter.Beim Verdüsen führt ein Gebläse Sauer-stoff zu, wodurch das gelöste Eisen oxi-diert und gleichzeitig ein Teil der Koh-lensäure abgebaut wird. Das oxidierteEisen wird in den Quarzkiesfiltern abge-schieden. Sind die Filter voll, müssen sierückgespült und gereinigt werden. Dasdabei anfallende Schlammwasser wirdüber ein neu gebautes Absetzbecken ge-leitet, das reine Eisen über Trockenbee-te in Pulverform abgeschieden und ex-tern verwertet. Aus dem Zwischenbehäl-ter fördern Hochdruckpumpen dasteilaufbereitete Wasser und drücken esin der zweiten Aufbereitungsstufe durchdrei geschlossene Druckfilter zu denHochbehältern. In diesen Filtern wirddie restliche freie Kohlensäure gebun-den und so die gewünschte Entsäuerung(auf einen pH-Wert von 8,3) und Auf-härtung des Trinkwassers (auf 5°dH) er-reicht. Zur laufenden Kontrolle für denBetrieb wichtiger Parameter, wie pH-Wert, Sauerstoffgehalt, Leitfähigkeit,Kohlensäuregehalt und Härte verfügtdas Wasserwerk über ein eigenes kleines

Labor. Die vom Gesetzgeber vorge-schriebenen regelmäßigen Qualitäts-kontrollen übernimmt ein externerDienstleister.

Totally IntegratedAutomation: Alles aus einerHand und einem Guss„Mit der Modernisierung unserer Trink-wasseraufbereitungsanlage wurde nachder allgemeinen Ausschreibung das orts-ansässige Chamer Elektro-Unterneh-men K+B, Kappenberger + Braun be-auftragt“, so Manfred Stock, der lang-jährige Technische Betriebsleiter derStadtwerke. „Wir haben ferner in die-sem Projekt für die EMSR (Elektro-Mess-Steuer-Regelungstechnik) undAutomatisierungstechnik Siemens alsbevorzugtes Fabrikat spezifiziert. DieFirma K+B hat eine durchgängige Lö-sung auf der Basis vertrauter Kompo-nenten aus einer Hand und aus einemGuss konzipiert und realisiert. Dies er-streckt sich über ein System mit redun-dant ausgeführten Leistungsschalternüber die gesamte Niederspannungs-Ver-teilungs-, Schalt- und Schutztechnik biszu den Frequenzumrichtern für die Pum-pen, zur zentralen sowie dezentralenSteuerungstechnik und zum PC-basier-ten Leitsystem in der Warte. Wir setzenbei kleinen wie großen Automatisie-rungsprojekten schon seit jeher bevor-zugt Produkte vom WeltmarktführerSiemens ein.“ Als Gründe dafür nennt eran erster Stelle die Qualität und Zuver-lässigkeit der Produkte. „Denn nach derGewährleistung durch den Hersteller“,so Firmeninhaber Michael Braun, „ste-hen allein wir unseren Kunden gegen-

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DEZENTRALE PERIPHERIEBAUGRUPPEN: Bilder 4 und 5Über Simatic ET 200S und Profibus DP sind die Druckfilter mit ihren Vor-Ort-Bedienpulten an die Simatic-Hauptsteuerung angebunden.

über in der Pflicht. Vor allem nach dieserZeit hat sich in der Vergangenheit derEinsatz hochwertiger Qualitätsprodukteimmer wieder als die beste und dauer-haft zuverlässigste Lösung erwiesen. Wirhaben es gern auch nur mit einem einzi-gen Ansprechpartner zu tun, wenn es umtechnischen Support oder Ersatzteilegeht“, nennt K+B-Projektleiter FranzHeigl ein weiteres grundlegendes Argu-ment für die ausgeprägte Markentreueseines Arbeitgebers. Abgesehen davonhabe sich der Name Siemens für die Fir-

ma K+B schon des öfteren als „Türöff-ner“ zu anspruchsvollen Projekten er-wiesen.Herzstück der Installation ist eine Sima-tic-Steuerung S7-400 CPU 416-2 DP, inder sämtliche Informationen aus demweit verteilten Prozess zusammenlaufenund koordiniert werden. Die Relais-Steuerungen der vor Jahrzehnten er-schlossenen Tiefbrunnen vor Ort sind1:1 mit der Zentrale verdrahtet. Neuautomatisierte Anlagenteile sind entwe-der direkt (DP-Norm-Slaves) oder überdezentrale Peripheriegeräte Simatic ET200/ET 200S und drei Profibus DP-Stränge angebunden. Darunter auchdrei Frequenzumrichter Micromaster440 mit 130 kW (2 Stück) und 90 kW, diefür Technik schonenden Sanftanlauf undoptimale sowie Energie sparende För-derleistung der Rohrmantelpumpen sor-gen. Letztere ersetzen die bisherigenKreiselpumpen, die sich nicht mehr aufDrehzahlregelung umrüsten ließen. Le-diglich eines der per Stern-Dreieck-Schaltung anzufahrenden „Nostalgie“-Aggregate wurde zur Notversorgung involl funktionsfähigem Zustand erhaltenund in den Verbund integriert. Wie diegroßen sind auch zwei weitere Micro-master 440 (4 kW), die die Pumpensteu-erung des Absetzbeckens übernehmen,jeweils mit einem Advanced OperatorPanel (AOP) ausgerüstet. Diese visualisieren die aktuellen Be-triebsparameter der Umrichter und die-nen zur schnellen und einfachen Inbe-triebnahme sowie Diagnose vor Ort.

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T R I N K W A S S E R Aufbereitung

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VERFÜGBARKEIT AUF HÖCHSTEMNIVEAU: Bild 6Redundant ausgeführte Einspeisungmit Leistungsschaltern (3WN6) undSicherungs-Lasttrennschaltern(Sentric 3NP4) von Siemens

AUS EINER HAND UND EINEMGUSS: Bild 7Siemens Schalt- und Schutztechnikfür eine der drei großenNetzpumpen

EINE SIMATIC S7-416-2 DP: Bild 8Sorgt für reibungslosen Automatikbetrieb aller angeschlossenen Teilnehmer

Firma Kappenberger +BraunSeit mehr als vier Jahrzehnten schon hatdas hauptsächlich in Deutschland, derTschechischen Republik und Österreichaktive Unternehmen seinen Sitz und Pro-duktionsstätten in der Stadt am Regen.600 Mitarbeiter beschäftigt Kappenber-ger + Braun derzeit an den deutschenStandorten Cham, Regen, Ilmenau undMünchen-Neufahrn, weitere 500 in derTschechischen Republik verteilt auf dieGeschäftsfelder Elektro-, Kommunika-tions- und Sicherheitstechnik, Automati-sierung, Produktion und Dienstleistun-gen. Ein weiteres Standbein ist derGroß- und Einzelhandel mit Unterhal-tungselektronik, Haushaltsgeräten,Computer- und Telekommunikations-technik in weit über 50 K+B-expert-Fachmärkten und Geschäften.

Zentrale Diagnosemöglichkeiten (auchüber Fernwartung) sind additiv via Pro-fibus möglich. Insgesamt verbinden 20Baugruppen ET 200/ET 200S alle fürden Betrieb der Verdüsungskammern,des Absetzbeckens, der Filteranlagenund des Schaltbilds erforderlichenEMSR-Komponenten mit der zentralenSPS. Wichtige Anlagenteile (darunterdie Druckfilter) sind mit einer zusätz-lichen Vor-Ort-Bedienung ausgerüstetworden, um beispielsweise das Nachfül-len von Filtermaterial lokal steuern zukönnen. Alles in allem umfasst dieelektro- und automatisierungstechni-

sche Einrichtung 23 Felder im zentralenSchaltraum.„Von dieser Durchgängigkeit aufeinan-der abgestimmter Systeme profitierensowohl wir als auch der Anwender“, soder Projektleiter Franz Heigl, „sei es beider Projektierung oder bei der Diagnosevon Fehlerursachen im laufenden Be-trieb“. Die Projektierungstools für alleKomponenten, von den Antrieben überdie Steuerungen bis zu den Bedien- undBeobachtungssystemen, sind unter demDach von Step 7 zusammengefasst. Da-durch vereinfacht sich das Engineeringvor allem bei komplexeren Aufgaben

entscheidend. Die zentrale Datenhal-tung erspart Mehrfacheingaben und er-leichtert die Programmpflege. Das Pro-jektieren und Programmieren und auchdie Kommunikationsmechanismen sindvereinheitlicht, was den Schulungsauf-wand minimiert sowie den Personalein-satz optimiert.Als ein Vorteil der Simatic-Welt erwei-sen sich immer wieder die integrierten,ohne jeglichen Programmieraufwandverfügbaren Systemmeldungen der Bau-gruppen, die die Diagnose und Fehlersu-che erheblich vereinfachen und verkür-zen. „Wollten wir eine vergleichbarkomfortable und effiziente Diagnose mitGeräten verschiedener Hersteller reali-sieren, müssten von Anfang an deutlichmehr Ein-/Ausgabesignale und ein hö-herer Projektierungsaufwand vorgese-hen werden“, so der Projektleiter. „EineLösung durchgängig mit Produkten vonSiemens können wir dagegen um gut 10bis 15 Prozent günstiger anbieten.“

Transparenz in allen LagenNach „oben“ hin fungiert die Haupt-steuerung als Datensammler für das Sie-mens-Prozessvisualisierungssystem Simatic WinCC in der Warte, womitsämtliche für die Aufbereitung erforder-lichen Prozessschritte komfortabel kon-figuriert und (soweit erforderlich) auchbedient und beobachtet werden können.

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Aufbereitung

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ANTRIEBS-PERFORMANCE IM KLEINEN WIE IM GROßEN: Bild 9Frequenzumrichter Micromaster 440 für die Pumpen des Absetzbeckens (4 kW) und der Netzpumpen (130 kW)

RundumerneuerungZu den wichtigsten Maßnahmen gehörtder Austausch der alten Förderpumpendurch moderne Drehzahl geregelteDruckmantelpumpen.

Bei Störungen generiert das System aus-sagekräftige Fehlermeldungen und leitetdiese an das vom öffentlichen Telefon-netz unabhängige Kommunikationssys-tem der Stadtwerke Cham weiter. Überdieses Kommunikationssystem wird ent-weder der nebenan wohnende Wasser-wart oder der Bereitschaftsdienst infor-miert. Gleichzeitig werden die Meldun-gen auch an das Büro der Stadtwerkeübertragen. Dort gibt es einen PC mit der Software-Option WinCC/WebNavigator von Sie-mens und einer DSL-Standverbindungzum Wasserwerk, worüber sich das Leit-system aus der Ferne exakt so wie vorOrt bedienen lässt. Für das Team von Kappenberger +Braun war dies die erste WinCC-Appli-kation überhaupt gewesen. „Mit derUnterstützung durch den lokalen Part-ner und die Fachberatung von Siemens“,so Programmierer Andreas Lankes,„waren wir schnell mit den vielfältigenMöglichkeiten des Systems vertraut undkonnten die Wünsche des Betreibers

ausnahmslos erfüllen.“ Auf etwa 20Bildmasken ist die Wasseraufbereitungdetailliert visualisiert und damit transpa-renter denn je, wie auch Johann Lands-dorfer bestätigt. Der Wasserwart derersten Stunde hat das PC-basierte Sys-tem schnell nutzen und dessen komfor-table Möglichkeiten auch bei der Erstel-lung von Tages-, Monats- oder Jahres-protokollen schätzen gelernt. Zu diesemZweck hat K+B in WinCC ein in derWasserwirtschaft weit verbreitetes Soft-warepaket integriert, was für die Offen-heit und Flexibilität des Leitsystemsspricht. In nur eineinhalb Jahren hat die FirmaKappenberger + Braun hier Totally In-tegrated Automation – den horizontal

wie vertikal voll durchgängigen Auto-matisierungsansatz von Siemens – inReinkultur umgesetzt.„Ihre Feuertaufe musste die neue Trink-wasseraufbereitung ausgerechnet imJahrhundertsommer von Mai bis August2003 bestehen, was nach insgesamt drei-jährigem Umbau ohne Unterbrechungdes Betriebs und ohne nennenswerteStörungen gelungen ist“, bescheinigt dertechnische Betriebsleiter der Stadtwer-ke Cham, Manfred Stock, „Mensch undTechnik haben hier als tolles Team per-fekt zusammen gearbeitet.“

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T R I N K W A S S E R Aufbereitung

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KOMMUNIZIERT ÜBER PROFIBUS DP MIT DER HAUPTSTEUERUNG: Bild 10dezentrales Peripheriegerät ET 200S in einem der 23 Schaltschrankfelder

PROZESSTRANSPARENZ VOR ORT UND AUS DER FERNE: Bild 11Leitsystem Simatic WinCC mit dem Add-on WinCC/WebNavigator

Dipl.-Ing. Andreas DIEGNERSiemens AG NürnbergAutomation and Drives · A&D AS SM MP

KONTAKT

LOKALTERMIN IN DER WARTE DES WASSERWERKS WETTERFELD: Bild 12v. l. n. r. Manfred Stock, Stadtwerke Cham, Andreas Diegner, Siemens,Nürnberg und Franz Heigl, Projektleiter K + B