Profinet-Umstellung von Frequenzumrichtern im laufenden Betrieb

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Autor: Michael Spuck

 

Die Kläranlage Bad Orb arbeitet mechanisch/biologisch nach dem Belebtschlammverfahren mit separater Schlammfaulung (Foto: Kläranlage Bad Orb).

In der Kläranlage Bad Orb regeln ABB-Frequenzumrichter ACS580 an mehreren Anlagenteilen Pumpen- und Gebläsemotoren. Die Erneuerung der Leittechnik im Jahr 2019 nahm der Betreiber zum Anlass, die konventionelle Relaisansteuerung der Geräte durch eine Profinet-Anbindung zu ersetzen. An einem ACS580-Demokoffer konnte die durchführende Firma Narz Systems die neue Ansteuerung testen und die Frequenzumrichter anschließend in den „heißen“ Betrieb integrieren.

  • Zwei Frequenzumrichter mit einer Nennleistung von 18,5 kW dienen als Antrieb von Drehkolbengebläsen für die Belüftung der biologischen Stufe.
  • Zwei 4-kW-Geräte regeln die Motoren von Exzenterschneckenpumpen, die den Überschussschlamm zur maschinellen Schlammentwässerung pumpen.
  • Drei ACS580 mit einer Nennleistung von 11 kW fungieren als Antriebe von Rücklaufschlammpumpen, die den Belebtschlamm aus den beiden Nachklärbecken wieder zurück in die Belebungsbecken führen.
An mehreren Prozessstufen der Kläranlage regeln insgesamt sieben ABB-Frequenzumrichter ACS580 Pumpen- und Gebläsemotoren (Foto: Kläranlage Bad Orb).

Der ACS580 ist ein Frequenzumrichter, der die Motorregelung und Prozessführung vereinfacht und dank integrierter Energiesparfunktionen den Prozess energieeffizient, auf der Basis des tatsächlichen Bedarfs, regelt. Das anschlussfertig gelieferte Gerät kann rasch eingestellt und in Betrieb genommen werden. Alle wesentlichen Merkmale, wie zum Beispiel EMV-Filter und Drossel zur Reduzierung der Netzrückwirkungen, sind integriert.

„Die ABB-Frequenzumrichter sind sehr kompakt. Sie waren von Anfang an schnell zu verstehen und leicht zu handhaben. Dank der herausnehmbaren Bedieneinheit und der Copy-Paste-Funktion haben wir in kurzer Zeit alle Frequenzumrichter programmiert. Das war eine hervorragende Zeitersparnis“, unterstreicht Abwassermeister Thomas Rieger. Aufgrund der ersten guten Erfahrungen wurden sukzessive weitere Anlagenteile im Austausch gegen alte Frequenzumrichter mit dem ACS580 ausgestattet. „Die Geräte laufen bisher alle störungsfrei und sind nahezu wartungsfrei. Die Frequenzumrichter sind schnell zu programmieren und haben eine einfache Menüstruktur“, betont Carsten Huth, der zuständige Energieelektroniker auf der Anlage.

Die Rücklaufschlammpumpen sind mit Frequenzumrichterregelung ausgestattet, um ein variables Rücklaufverhältnis zu gewährleisten (Foto: Kläranlage Bad Orb).

Im Sommer 2019 wurde das Prozessleitsystem der Kläranlage erneuert, da das bestehende System schwierig zu programmieren war und es kaum noch Ersatzteile und keinen Service mehr gab. Dafür wurden alle Steuerungen sowie das nicht mehr zeitgemäße Leitsystem gegen neue Technik ausgetauscht.

Das Unternehmen Narz Systems aus Herbstein hat die Umrüstung realisiert. Lars Fehl, SPS-Programmierer bei der Firma, zeichnete für die Programmierung und Inbetriebnahme der Automatisierungstechnik verantwortlich. Er sagt: „Ein Wunsch des Kunden war eine neue Ansteuerungslösung für die ABB-Antriebe. Die Geräte wurden zuvor über eine digitale Schnittstelle angesteuert und die Rückmeldung von Strom und Frequenz erfolgte mittels Analog-Signal. Nach dem Umbau sollten sie über eine Profinet-Verbindung angesteuert werden.“

Problemloser Austausch im laufenden Betrieb

Das Umswitchen der Frequenzumrichter sollte während der Inbetriebnahme der neuen Steuerungen erfolgen. Die Herausforderung bestand darin, dass es im laufenden Betrieb passieren musste. Die Anlage konnte nicht stillgelegt werden, daher konnte immer nur ein Antrieb umgerüstet werden.

ABB hat uns einen Demo-Koffer zukommen lassen, damit ich vorher schon die ganzen Ansteuerungen und Funktionen programmieren und testen konnte. Das hat mir vor Ort sehr viel Zeit und Mühe gespart und es mussten nur noch Kleinigkeiten angepasst werden. Das Umswitchen war dadurch fast nur noch eine Plug &Play-Geschichte“, hebt Fehl hervor.

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