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PC-based Control für die Wasserwirtschaft

Offene Automatisierungslösungen für effizientes Wassermanagement

PC-basierte Steuerung von Beckhoff …Beckhoff realisiert seit mehr als 30 Jahren Automatisierungslösungen auf der Grundlage PC-basierter Steuerungstechnik, die sich aufgrund ihrer Offenheit und ihrer Leistungsfähigkeit in den unterschiedlichsten Branchen und Anwendungen erfolgreich bewährt haben. Das global agierende Unternehmen, mit Headquarter und Produktionsstandort in Verl, Deutschland, ist mit 38* Tochterunternehmen und Distributoren in über 75 Ländern vertreten und beschäftigt weltweit rund 4.300* Mitarbeiter. Im Jahr 2018 hat Beckhoff einen Gesamtumsatz von 916 Mio. Euro erwirtschaftet.

Die stetige technologische Weiterentwicklung, das wirtschaftliche Wachstum sowie die hohe Fertigungstiefe und die Produktionskapazitäten von Beckhoff sind Garanten für die Robustheit, Langzeitverfügbarkeit und Liefertreue der PC-basierten Steuerungstechnik. *Stand April 2019

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New Automation TechnologyBeckhoffNew Automation Technology Technische Änderungen vorbehalten Technische Änderungen vorbehaltenBeckhoff

… trimmt die Wasser- und Abwasserwirtschaft auf Effizienz und Nachhaltigkeit.Planer und Ingenieure im Bereich der Wasserwirtschaft stehen heute nicht nur vor der Herausforderung, die Versorgung mit sauberem Trinkwasser und die zuverlässige Abwasserentsorgung zu gewährleisten. Angesichts des demographischen Wandels und der wachsenden Weltbevölkerung geht es zunehmend um Nachhaltigkeit im Umgang mit der Ressource Wasser und um Energieeffizienz bei der Abwasserreinigung. Gleichzeitig spielen bei den Kommunen die Kosten zur Errichtung neuer, oder zur Modernisierung bestehender, Anlagen eine immer größere Rolle. Die Lösung bietet das PC-basierte Steuerungssystem von Beckhoff: PC-based Control stellt, durch den Einsatz neuester Prozessoren, eine leistungsfähige Automatisierungsplattform zur Erfassung und Verarbei-tung aller Prozessdaten zur Verfügung. Aufgrund der offenen Schnittstellen und der Unterstützung aller Kommu-nikationsstandards ist die PC-basierte Steuerung sowohl zur zentralen Steuerung einer Kläranlage als auch zur dezentralen Regelung der Außenstationen geeignet.

Außenbauwerke

KläranlageLeitstation

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Skalierbare Automatisierungstechnik als durchgängige Steuerungsplattform …Das Produktspektrum von Beckhoff bietet, neben den I/O-Komponenten zur Erfassung aller Datenpunkte und der Automatisierungssoftware TwinCAT, ein durchgängiges, ska-lierbares und modulares Steuerungssystem, das für jede Aufgabenstellung, bezüglich Rechenleistung, Komplexität und Kosten, eine passende Lösung bietet. Die hutschie-nenmontierbaren Beckhoff Embedded-Controller mit direktem I/O-Interface decken durch ihr breites Leistungsspektrum alle Steuerungsaufgaben vom mittleren bis zum obersten Segment ab. Dabei bauen die Geräte kompakt, sind platz- und kostenspa-rend und darüber hinaus modular und flexibel. Die noch leistungsstärkeren Beckhoff-Industrie-PCs sind als zentrale Steuerung einer Großanlage einsetzbar. Das modulare I/O-System besteht aus elektronischen Reihenklemmen zur direkten Sensor-/Aktorver-drahtung und einem Buskoppler zur Anbindung an das jeweilige Bussystem. Mit über 400 Signalarten lassen sich alle Sensoren und Aktoren ankoppeln.

Skalierbare Leistung, Durchgängigkeit und Modularität

Embedded-Controller

Embedded-PC

Industrie-PC

Automatisierungs- und Engineering-Software

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… für den gesamten Prozess der Wasseraufbereitung.Effizientes Wassermanagement setzt den schnellen und präzisen Zugriff und die Verar-beitung einer Fülle von Prozessdaten voraus. Hierfür ist die Serie der Beckhoff Em- bedded-PCs optimal geeignet: Die angereihten Busklemmen unterstützen den An-schluss aller gängigen Sensoren und Aktoren zur präzisen Erfassung der verschiedenen Prozessparameter, wie Füllstände, Temperaturen, Volumenstrom, ph-Wert, Sauerstoff- oder Stickstoffgehalt usw., an den verschiedenen Wasseraufbereitunsstationen. Die kompakten Embedded-Controller verfügen über ausreichende Performance zur Steuerung der dezentralen Außenstationen eines Klärwerkes. Neben der Regelungs-technik übernehmen sie auch die Datenhaltung und -verarbeitung sowie die Visualisie-rung vor Ort. Die Skalierbarkeit und Modularität der PC-basierten Steuerung gibt dem Betreiber die Möglichkeit, seine Anlage auf die vielfältigen bzw. wechselnden Anforde-rungen zu adaptieren, ohne jedes Mal hohe Implementierungskosten und Zeitaufwand in Kauf nehmen zu müssen.

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PC-based Control unterstützt alle Kommunikationsstandards

Leitstation

Offene Schnittstellen vereinfachen die Kommunikation … Aufgrund der Vielfalt an offenen Soft- und Hardwareschnittstellen bedient die PC-basierte Steuerung alle gängigen Kommu-nikationsmedien und -standards in die übergeordnete Prozessebene, beispielsweise über OPC und die Fernwirkprotokolle der IEC-60870-5-10x, sowie in die Feldebene, über Ethernet, PROFINET, PROFIBUS, EtherNet/IP etc. Die Kommunikation über weite Entfernungen erfolgt via Analogmodem, Funk, PC-Netzwerke oder Mobilfunknetze. Dazu erforderliche Kommuni- kationsstandards, wie GPRS, UMTS oder auch LTE, werden durch die PC-basierten Plattformen unterstützt.

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… in die Prozessebene und die Außenstationen.PC-based Control eignet sich aufgrund seiner offenen Schnittstellen als durchgängige Steuerungsplattform sowohl zur zen-tralen Steuerung einer Kläranlage als auch zur dezentralen Regelung der Außenstationen. Durch die Unterstützung aller gän-gigen Kommunikationsstandards entsteht ein hocheffizientes, verfügbares und leistungsfähiges Netzwerk zur Übertragung, Speicherung und Verarbeitung der Daten, basierend auf Standardtechnologien. Der Energiesektor hat dafür bereits einen Begriff kreiert: Smart Grid. Die Offenheit der PC-basierten Automatisierung ermöglicht auch die Adaption an bestehende Systeme, sodass ein Anlagenretrofit zur Verbesserung der Energieeffizienz problemlos realisierbar ist.

Außenstation/Kläranlagengelände . Brunnen . Pumpstation . Regenüberlaufbecken . Wasserturm . Rechen/Sandfang/mechanische Reinigung . Vorklärung . biologische Reinigung . Schlammbehandlung . Nachklärung

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Busklemmen – der flexible I/O-Baukasten für die Automatisierung

Das modulare Beckhoff-I/O-System bietet …Das modulare Beckhoff I/O-System besteht aus den elektronischen Reihenklemmen zur direkten Sensor-/Aktorverdrahtung und einem Bus- koppler, Busklemmen Controller oder Embedded-PC zur Anbindung an die in der Wasserwirtschaft gängigen Bussysteme, wie z.B. EtherCAT, EtherNet/IP, Ethernet TCP/IP, Modbus TCP, RTU, PROFIBUS, PROFINET und RS232/RS422/RS485. Mit über 400 Signalarten lassen sich alle gängigen Sensoren und Aktoren nahtlos in die Steuerung integrieren. Es werden alle Anwendungsbereiche, von der Antriebssteuerung bis hin zur Mess- und Sicherheitstechnik, abgedeckt. Die feingranulare Ausführung von 1 bis 16 Kanälen je Klemme erlaubt dem Anwender den exakten Zuschnitt seiner Automatisierungslösung auf die benötigten Ein- und Ausgänge. Der modulare Aufbau bietet außerdem eine hohe Flexibilität bei der Kon-figuration der Steuerung der einzelnen Gewerke einer Kläranlage. Die Nutzung von Standardkomponenten gewährleistet eine kostengünstige Gesamt-lösungen sowie die Integration in bestehende Systeme.

Digital Eingang

Energiedatenerfassung

GrenzwerteTemperatur

°C

Druck

P Pegel

pH-Wert

pH

Funkverbindung

Sauerstoff

O2

Stickstoff

N2

Digital Ausgang

Volumenstrom

Q

Störung

www.beckhoff.de/Busklemmen

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… maßgeschneiderte Lösungen für die Wasserwirtschaft. Die PC-basierte Automatisierungstechnik integriert umfangreiche Mess-, Steuer- und Regelungstechnik auf einer Plattform und bietet, mit der lokalen und dezentralen Erfassung und Speicherung einer großen Anzahl an Prozessparametern, die Voraussetzung zur präzisen Steuerung aller Vorgänge in der Abwasserreinigung sowie den Außenstationen, wie Brunnen, Pumpen und Regenüberlaufbecken. Prozessparameter, wie Füllstän-de, Temperaturen, Volumenstrom, ph-Wert, Sauerstoff- oder Stickstoffgehalt usw. werden von den Busklemmen erfasst und im intelligenten Bus-klemmen Controller oder Embedded-PCs weiterverarbeitet. Die integrierte Beckhoff-Steuerungslösung hat nicht nur den Vorteil einer kompakten Bauform sondern beeindruckt auch durch geringere Systemkosten, vereinfachtes Engineering und Flexibilität. Unter- bzw. Außenstationen von Kläranlagen lassen sich über Ethernet, Feldbus, Analog-Modem, ISDN, Netzwerk, Funk, GSM und UMTS anbinden und erlauben den Fernzugriff.

Störung

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TwinCAT als durchgängige Steuerungsplattform …TwinCAT, die offene, skalierbare Beckhoff-Automatisierungssoftware auf der Basis von Windows-Betriebssystemen, bildet das Herzstück der PC-basierten Steuerung. Sie verwandelt eine PC-kompatible Plattform in eine Echtzeitsteue-rung mit Multi-SPS-System, Programmierumgebung und Bedienstation. TwinCAT ist durchgängig, von der Steuerung der Kläranlage bis zur dezentralen Außenstation, einsetzbar und erlaubt eine einfache Programmierung und Inbe-triebnahme. Zahlreiche SPS-Bibliotheken mit Bausteinen nach dem PLCopen-Standard erleichtern die Programmie-rung und erlauben die Nutzung von Standards. Die Anbindung an alle gängigen Feldbusse und PC-Schnittstellen wird unterstützt. In der Version TwinCAT 3 stehen, neben der IEC 61131-3, auch C/C++ und Matlab®/Simulink® als Programmiersprachen für Echtzeitanwendungen zur Verfügung. O www.beckhoff.de/TwinCAT

TwinCAT – die universelle Automatisierungsplattform

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… sorgt für mehr Effizienz beim Engineering.Mit TwinCAT steht ein einheitliches Tool zur durchgängigen Konfiguration, Programmierung und Diagnose, und mit Matlab®/Simulink® ein Werkzeug für Reglerdesign und Simulation, zur Verfügung. TwinCAT erlaubt die Anbindung an alle gängigen Feldbusse und PC-Schnittstellen sowie die Datenanbindung mittels offener Standards, wie OPC UA, der Fernwirkprotokolle IEC 60870-5-10x oder Modbus. Die nahtlose Integration des Condition Monitorings in die Automatisierungsplattform ermöglicht die Zustandsüberwachung von Pumpen, Zentrifugen etc., ohne den Ein-satz zusätzlicher Hardware. Dadurch wird das Engineering vereinfacht und Systemkosten werden gesenkt. Je nach Anforderung können, neben TwinCAT, weitere benötigte Softwarekomponenten auf dem PC installiert werden. Mit Windows als einheitlicher Plattform gestaltet sich die Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten sehr einfach.

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PC-Control für die Wasser- und Abwasserbehandlung

Leitstation

Arbeitsplatz Labor

Ethernet TCP/IP, Wireless

Daten- server

Feldbus

Ethernet TCP/IP

Fernwartung

Arbeitsplatz LeitwarteEthernet

Ethernet-Switch

DVI/USB

Control PanelEmbedded-PC Busklemmen

Controller

Anbindung Außenbauwerk über Feldbusssysteme

Anbindung Außenbauwerk über Internet-Standards

Embedded-PC Industrie-PC

AußenbauwerkeEthernet TCP/IP

Control Panel

Busklemmen, EtherCAT-KlemmenWirelessModemGPRSUMTS

DVI/USB

Anbindung Außenbauwerk über Netzwerk

…

…

…

Embedded-PC

…

Busklemmen

…

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In den wassertechnischen Außenbauwerken, wie Brunnen, Pump- stationen oder Regenüberlaufbecken, müssen Prozessdaten erfasst, verarbeitet, gespeichert und über ein Kommunikationsnetz zu einer Leitstation übertragen werden. Oft kommen hier, je nach Einsatz-gebiet, Kleinsteuerungen oder hutschienenmontierbare Embedded-PCs zum Einsatz. Diese Steuerungen können optional mit größeren Speichermedien ausgestattet werden. So können auch große Daten-mengen zwischengespeichert werden, falls die Übertragung an die

Leitwarte über einen längeren Zeitraum nicht möglich ist. Ein großes Spektrum an unterschiedlichen Busklemmen zur Erfassung der unter-schiedlichen Signale erlaubt eine genaue und effiziente Steuerung der Prozesse. Erforderlich dafür ist nur eine der oben genannten PC-basierten Steuerungen mit der Automatisierungssoftware TwinCAT und – entsprechend der vorliegenden Infrastruktur und des Standortes – eine Schnittstelle zum jeweiligen Datenübertragungssystem.

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AucklandMelbourne

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CharlotteSan Diego

Mexiko-Stadt

Campinas

MontevideoBuenos Aires

Johannesburg

YokohamaSeoul

Peking

Schanghai

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Guangzhou

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São Paulo

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Philadelphia

Toronto

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A U S T R A L I E N U N D O Z E A N I E N

N O R DA M E R I K A

A F R I K A

E U R O PA

A S I E N

S Ü DA M E R I K A

“San Luis Potosi” bei M exico soll auf der W eltkarte raus aber in den Adressen bleibt es drin.

Beckhoff – New Automation Technology Beckhoff realisiert seit über 30 Jahren offene Automatisierungssysteme auf der Grundlage PC-basierter Steuerungstechnik. Das Produktspektrum umfasst die Hauptbereiche Industrie-PCs, I/O- und Feldbuskomponenten, Antriebstechnik und Automatisierungssoftware. Für alle Bereiche sind Produktlinien verfügbar, die als Einzelkomponenten oder als vollständige Systemlösung zum Einsatz kommen. Die „New Automation Technology“ von Beckhoff steht für innovative, branchenun-abhängige Steuerungs- und Automatisierungslösungen, die weltweit in den ver-schiedensten Anwendungen, von der CNC-gesteuerten Werkzeugmaschine über die Windkraftanlage bis zur intelligenten Gebäudesteuerung, zum Einsatz kommen.

O www.beckhoff.de

Beckhoff im Überblick � Headquarters: Verl, Deutschland � Umsatz 2018: 916 Mio. € (+13 %) � Mitarbeiter weltweit: 4.300 � Niederlassungen Deutschland: 22 � Tochterunternehmen/Repräsentanzen

weltweit: 38 � Vertretungen weltweit:

in über 75 Ländern Stand 04/2019

Weltweite Präsenz auf allen Kontinenten

1980

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Mio. €

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Umsatz entwicklung

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Erfurt

Posen

Rotherham

Weiterführende InformationenDie Webseite „PC-based Control für die Wasserwirtschaft“ enthält zusätzliche Informationen und Branchenlösungen. O www.beckhoff.de/water

Die Beckhoff-Kataloge und -Flyer stehen im Internet zum Download zur Verfügung. O www.beckhoff.de/media

Weltweite Präsenz auf allen KontinentenDurch die Präsenz von Beckhoff in über 75 Ländern erhalten global aktive Beckhoff-Kunden weltweit schnellen Service und technischen Support in der jeweiligen Landessprache. Darüber hinaus ist die geographische Nähe zum Kunden für Beckhoff die Grundvoraussetzung für das tiefe Verständnis der technischen Herausforderungen, vor denen die Kunden stehen.

Headquarters DistributorHeadquarters

Niederlassung

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Kontaktieren Sie uns:

www.beckhoff.de/water

Beckhoff Automation GmbH & Co. KGHülshorstweg 2033415 VerlGermanyTelefon: + 49 5246 [email protected]

Beckhoff®, TwinCAT®, EtherCAT®, EtherCAT G®, EtherCAT G10®, EtherCAT P®, Safety over EtherCAT®, TwinSAFE®, XFC®, XTS® und XPlanar® sind eingetragene und lizenzierte Marken der Beckhoff Automation GmbH. Die Verwendung anderer in dieser Dokumentation enthaltenen Marken oder Kennzeichen durch Dritte kann zu einer Verletzung von Rechten der Inhaber der entsprechenden Kennzeichen führen.

© Beckhoff Automation GmbH & Co. KG 09/2019

Die Informationen in dieser Druckschrift enthalten lediglich allgemeine Beschreibungen bzw. Leistungsmerkmale, welche im konkreten Anwendungsfall nicht immer in der beschriebenen Form zutreffen bzw. welche sich durch Weiterentwicklung der Produkte ändern können. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind nur dann verbindlich, wenn sie bei Vertragsabschluss ausdrücklich vereinbart werden.

Bildnachweis: istockphoto

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