Klärschlamm darf aufgrund der Nitratbelastung nicht mehr als Dünger in der Landwirtschaft eingesetzt werden. In getrockneter Form ist er jedoch als Brennstoff beispielsweise zur Energiegewinnung gut geeignet. Die Stadtentwässerung Mannheim modernisiert deshalb die Klärschlammtrocknung ihrer Kläranlage. Drei Bandtrocknungsanlagen ersetzen zwei vorhandene Trommeltrockner und erweitern damit zugleich die Trocknungskapazitäten. 

Die erste Trocknerlinie wurde im Juli 2020 in Betrieb genommen, die beiden anderen sollen nach dem Rückbau der Trommeltrockner bis Ende 2021 beziehungsweise Sommer 2022 folgen.

Leistungsumfang für permanente Verfügbarkeit

Im Auftrag der HUBER SE, hat SPANGLER Automation die Schalt- und Steuerungsanlage für alle drei Trocknerstraßen einschließlich Förderanlagen und Abluftbehandlung geplant, programmiert und gefertigt. Ein redundant ausgelegtes Prozessleitsystem sorgt dafür, dass die Abläufe durchgehend überwacht werden und die Anlage praktisch permanent verfügbar ist.

Hohe Betriebssicherheit

Die Hauptsteuerung, eine Siemens SPS S7-400, ist ebenso redundant ausgelegt wie das Prozessleitsystem Siemens SIMATIC PCS7, mit dem die Anlagen per HMI bedient werden. Eine großzügig dimensionierte Spannungsversorgung puffert so viel elektrische Energie, dass alle benötigten PCs bei einem Spannungsausfall ohne Unterbrechung weiter betrieben werden können. Zudem sorgt eine Niederspannungshauptverteilung (NSHV) dafür, dass die Einspeiseanlage bei einem Ausfall automatisch auf die zweite Einspeisung umschaltet, um eine Unterbrechung zu vermeiden. Zur Steuerung aller Trocknerstraßen wurden vierzig Schaltschrankfelder, zehn Unterverteiler direkt an den Maschinen, vier Schaltschränke für die NSHV und zwei IT-Schränke verbaut. Die Einhaltung der Maschinensicherheitsrichtlinie wird durch ein PROFIsafe Bussystem (210 Teilnehmer) sichergestellt, an das alle Frequenzumrichter angeschlossen sind.

„Die Siemens PCS7 und die redundanten Systeme sind eine hochverfügbare Ausrüstung und sorgen in Verbindung mit dem Bussystem für ein sehr hohes Sicherheitsniveau“, beschreibt Spangler Projektleiter Anton Höcker das Resultat des hohen Aufwands.

Seit über 20 Jahren unterstützt SPANGLER Automation die oberbayerische Gemeinde Burgkirchen an der Alz bei der Erweiterung und Modernisierung ihrer Kläranlage. Das jüngste Projekt war der Austausch eines Folienschaltbildes zur Kontrolle der Anlagenstationen durch eine, aus vier LED-Bildschirmen bestehende Videowand.

„Bei der bisherigen statischen Ausführung ließen sich neue Anlagenbereiche, wie ein Blockheizkraftwerk oder eine Schlammentwässerung, nicht mehr ergänzen“, berichtet Martin Müller, Leiter Vertrieb.

Flexible Alternative

Um die Grenzwerte für eine hohe Wasserqualität einhalten zu können, muss der Betreiber kritische Anlagenzustände so schnell wie möglich erkennen und Störungen umgehend beheben. Für eine schnelle und zuverlässige Störungsmeldung ist eine übersichtliche Darstellung der Anlagentechnik und somit aller Prozessabläufe unerlässlich. Bislang geschah das in Burgkirchen über eine Aluplatte mit Foliendruck, die das Leitsystem darstellte und über kleine Lämpchen in Ampelfarben Störungen im System signalisierte.

Das Folienschaltbild ist bewährt und war lange Zeit üblich, die Darstellung der Anlagen aber unflexibel. Deshalb wurde es jetzt in Burgkirchen durch eine 410 x 232 cm große Videowand ersetzt, die dynamisch veränderbar und somit auch langfristig einsetzbar ist. Sie schaltet sich bei Anwesenheit der Klärwärter ein und visualisiert sofort die aktuellen Betriebszustände samt etwaiger Störungen. Bei Bedarf lässt sich auf den Bildschirmen auch die Videoüberwachung des Geländes einblenden. Dank der LED-Bildschirme und des bedarfsorientierten Betriebs reduziert sich der Energiebedarf auf ein Minimum.

Handwerkliche Präzision und handfeste Programmierleistung

Die Videowand besteht aus vier 46 Zoll großen LED-Bildschirmen, die auf eine Schienenkonstruktion montiert und in die Wand des Betriebsgebäudes versenkt wurden. Zur Befestigung der neuen Technik ließen sich bereits bestehende Konstruktionen verwenden, so dass die Montagekosten sehr überschaubar ausfielen. Ein von Spangler programmiertes PC System, bestehend aus einem Hauptrechner und vier Klein-PC´s, stellt das Leitsystem jetzt übersichtlich dar und verknüpft die vier Bildschirme zu einem großem Display. Die komplette Hardware wurde ebenfalls in der Wand versteckt, ist aber dennoch leicht zugänglich.

„Für die Planung, Programmierung, Montage und Inbetriebnahme haben wir gerade mal eine Woche benötigt“, sagt Martin Müller. Kein Wunder, dass eine solche Optimierung auch bei anderen Kunden Anklang gefunden hat und in naher Zukunft eingesetzt wird.

Eigentlich ist sie schon sehr gut ausgestattet, die Kläranlage der Stadt Bad Tölz: Sie verfügt über mehrere SPS – Steuerungen und ein Leitsystem, eine Rechenanlage sowie einer Schlammentwässerung mit anschließender Solartrocknung. Allerdings sind die meisten Komponenten, unter anderem auch die Steuerungen, bereits zwischen 15 und 20 Jahre alt.

Zeit also, die Anlage auf den aktuellen technischen Stand zu bringen, zumal auch die Ersatzteile mittlerweile nicht mehr lieferbar sind.

Mit seinem Retrofit-Programm hat Spangler Automation ein passendes Paket im Portfolio, um die gesamte Automatisierungstechnik auf die Höhe der Zeit zu bringen. So gilt es, die Möglichkeiten zur Fernwartung auszubauen, die Geschwindigkeit und Stabilität des Systems zu verbessern, sowie die Anwendung der Steuerungssoftware und die Einarbeitung der Mitarbeiter zu vereinfachen. Zudem spielt nicht zuletzt auch eine gesicherte Ersatzteilversorgung eine entscheidende Rolle.

Umfangreicher Umbau der Steuerungstechnik

„Aufgrund seines Umfangs haben wir dieses Projekt in sechs Stufen unterteilt“, berichtet Maximilian Mayer, stellvertretender Leiter der Bereiche Service & Montage bei Spangler. Als erstes wurde die bisherige Hauptsteuerung
Siemens S7-400 durch eine S7-1516 ersetzt. Sie steuert bereits die Anlagentechnik (Pumpen, Gebläse, etc.) im Hauptgebäude, die alte Hardware unterstützt sie vorerst nur mehr in Sachen Kommunikation. Sobald in weiteren Schritten die Steuerungen in den Nebengebäuden getauscht und die Kommunikation zum Prozessleitsystem komplett auf Ethernet umgestellt ist, wird die alte Anlage offline geschaltet.

Hierbei nutzt Spangler Lichtwellenleiter, um die Grundlagen zum Aufbau des Ethernet-Netzwerks zu schaffen. Jeder Betriebsteil erhält einen zentralen Switch, die untereinander in Ringtopologie vernetzt werden. „Da sich Lichtwellenleiter besonders durch lange Übertragungswege auszeichnen, eignen sie sich ideal, um das weitläufige Gelände netzwerktechnisch abzudecken“, sagt Mayer. Auch unter rauen Umgebungsbedingungen ist so eine verlässliche Datenübertragung sichergestellt.

Der Umstieg von Profibus auf Ethernet

Bevor die endgültige Umstellung auf Ethernet erfolgen kann, splitten die Spangler Spezialisten zunächst das bestehende Profibus System in Segmente auf. Um einen solchen Teilbereich dann auf das neue Netzwerk aufzuschalten, erneuern sie zuerst die jeweilige Steuerung und im Anschluss alle zugehörigen Peripherien. Zum Einsatz werden Baugruppen aus der Siemens S7-1500 und ET200SP Reihe sowie Produkte aus der Siemens SCALANCE Familie kommen. Im Zuge der Umstellung werden außerdem sämtliche Programme auf das bereichsübergreifend einsetzbare
Siemens TIA Portal migriert oder darin neu erstellt. Der Austausch der weiteren Steuerungen und die endgültige Umstellung von Profibus auf Ethernet werden bis Ende 2023 abgeschlossen sein.

Seit einigen Jahren erleichtert die eigens programmierte Software SEMA (SPANGLER Elektronische Material Anforderung) die Warenlogistik bei Spangler. Damit die Monteure auch von der Baustelle aus auf die Materialversorgung zugreifen können, wurde die Software jetzt um die SEMA App für mobile Endgeräte ergänzt.

Nach nur wenigen Wochen Entwicklungszeit wird die App jetzt von den Mitarbeitern im operativen Einsatz getestet.

Per Smartphone bestellt

Die Handhabung ist denkbar einfach: Bei Bedarf wird lediglich der QR-Code des benötigten Materials eingescannt, gleiches gilt für alle anderen Bestelldaten, wie Lieferort oder Projektnummer. Anschließend wird per E-Mail oder VPN die Bestellung ausgelöst. „Die wenigen Bearbeitungsschritte senken die Fehlerquote und machen den Bestellvorgang schnell und sicher“, sagt Programmierer Daniel Rengnath. Zudem werden alle Daten archiviert und sind bei Bedarf in schreibgeschützter Form beliebig oft abrufbar.

Die Zukunft im Blick

Derzeit arbeitet SPANGLER Automation an einer SEMA App für Windows-Tablets, um sie auch für die Mitarbeiter in der Fertigung nutzbar zu machen. „Im nächsten Schritt möchten wir die Inventur unserer Montagematerialien ebenfalls direkt über diese App abwickeln“, blickt der Programmierer weiter in die Zukunft. Ein willkommener Nebeneffekt: Das Spangler Team hat sich im Rahmen dieses Projekts intensiv mit der MAUI-Plattform auseinandergesetzt. Hierbei handelt es sich um eine Codebasis für die App-Programmierung, die für alle mobilen Betriebssysteme, wie Android,
Apple IOS oder selbst für MacOS genutzt werden kann. Ein weiterer Vorteil für die Kunden von SPANGLER Automation, denen nun auf aktuellem Stand der Technik, die Programmierung von Apps und QR-Codes angeboten werden kann.