Mehrere SenzaNets lassen sich von einer Leitstelle aus verwalten

Einfache Kabelersatzlösung für Zweidraht-Leitungen: das Wireless- IO-SenzaGate

Das SenzaGate sammelt in einer Wasseraufbereitungsanlage die Informationen der SenzaBlocks und leitet diese an die Leitwarte weiter

Bei der Wasseraufbereitung und der Abwasserreinigung müssen exakt vorgegebene Parameter eingehalten und dokumentiert werden. Laufen die Qualitätsmerkmale aus dem Ruder, drohen erhebliche wirtschaftliche Schäden oder potenziell gefährliche Qualitätseinbußen. Mit drahtlosen Netzwerken lassen sich auch nachträglich in weitläufigen Abwasseranlagen Sensoren einbinden, die die vorgegebenen Parameter überwachen.

Die zu überwachenden Anlagen in der Abwasserwirtschaft sind über große Areale verteilt, sodass Sensoren entweder aufwendig verkabelt oder die Daten mit Datenloggern aufgenommen und anschließend manuell ausgelesen werden müssen. Auch Datenfernübertragung per GPRS wird in Einzelfällen angewandt, diese Methode ist jedoch gleichfalls mit hohen laufenden Kosten verbunden, weil damit jeder Einzelsensor eine Mobilfunkverbindung benötigt. Eine flexiblere Funkanbindung bieten selbstorganisierende drahtlose Netzwerke. Mit dieser Funktechnik ausgestattete Sensoren und Aktoren organisieren das Kommunikationsnetz selbstständig untereinander. Dadurch lassen sich die Aufwände für Installation und Wartung stark reduzieren und eine sehr hohe Verfügbarkeit erreichen. Die Daten werden gesichert übertragen und vom Sender lokal zwischengespeichert, bis der korrekte Empfang bestätigt wurde. In einem solchen Netzwerk können Daten auch über mehrere Knoten weitergeleitet werden. Das ermöglicht eine Verbindung auch bei unterbrochenen oder blockierten Einzelpfaden durch das „Hüpfen" der Daten von Knoten zu Knoten, bis das Ziel erreicht ist.

Für den industriellen Einsatz solcher Netzwerke ist in den letzten Jahren der Industrie-Standard WirelessHart erarbeitet worden, der auf dem weitverbreiteten Hart-Standard aus der Prozessindustrie aufbaut und gleichfalls sehr strenge Maßstäbe für Sicherheit und Zuverlässigkeit der Datenübermittlung anlegt. Weitere Standards wie ISA SP100 und ZigBee entwickeln sich parallel zu WirelessHart, sind hinsichtlich Industrietauglichkeit bisher aber nicht vergleichbar.

Universelle Funkmodule

E-Senza Technologies bietet mit SenzaNet eine Technologie an, die sehr leicht in bestehenden Anlagen eingesetzt werden kann: Die universell einsetzbaren SenzaBlock-Funkmodule können an bestehende Sensoren, Aktoren, Ventile, Instrumente oder Feldmessgeräte angeschlossen werden. Gateways der SenzaGate-Familie sammeln die Daten per Funk ein und stellen sie über bestehende Feldbussysteme der Leitstelle zur Verfügung. SenzaNet ist als WirelessHart-kompatibles System verfügbar, aber auch als im Umfang reduzierte Variante für Anwender, die nicht den vollen Funktionsumfang von WirelessHart benötigen. Per Softwareupdate kann SenzaNet jederzeit auf den aktuellen Stand der Technik gebracht werden.

Die Installation kann störungsfrei während des laufenden Betriebes erfolgen, indem die Feldgeräte einfach an SenzaBlocks angeschlossen werden. Diese stellen dann automatisch die Verbindung zum SenzaGate her. Beim ersten Einrichten der Geräte müssen sie authentifiziert werden. Auf diese Weise wird das Netz gegen unerlaubten Zugriff gesichert. Die mitgelieferte Netzwerk- und Gerätemanagement-Software ermöglicht die einfache und schnelle Over-the-air-Konfiguration jedes einzelnen Gerätes. Hier können auch Alarmwerte eingestellt werden, bei deren Überschreiten eine Benachrichtigung an die Leitstelle gesendet wird. Auch der Status jedes Einzelgerätes wird überwacht und an die Leitstelle gemeldet.

Die Funkreichweite zwischen den Einzelknoten hängt naturgemäß sehr stark von den Umgebungsbedingungen ab. Im Freifeld können 250 m zwischen den Einzelknoten überbrückt werden, innerhalb von Gebäuden beträgt die Reichweite typischerweise 30 m. Durch die Weiterleitung von Knoten zu Knoten ist die Gesamtausdehnung des Netzes entsprechend größer und Hindernisse wie dicke Stahlbetonwände können umgangen werden.

Ganz allgemein empfiehlt es sich bei Funkanwendungen, die Ausbreitungsbedingungen vor Ort zu prüfen und Sicherheitsmargen einzuplanen. Dadurch lässt sich eine mit Verkabelungen vergleichbare Verfügbarkeit des Netzes erreichen.

Wenn die zu überwachende Anlage sehr weit von der Leitstelle entfernt ist, kann SenzaGate über GPRS angebunden werden. Durch SenzaNet braucht man dann nur eine einzige GPRS-Verbindung für die gesamte Anlage und nicht jeweils eine Verbindung für jeden Sensor. Das spart sowohl direkte Kosten als auch Aufwände zur Administration der Geräte.

In der Wasserwirtschaft hat man häufig über sehr große Areale verteilte Anlagen. Hier kann es sinnvoll sein, mehrere lokale SenzaNet-Installationen einzusetzen. Diese können dann gemeinsam von einer einzigen Leitstelle aus verwaltet werden.

Einfache Erweiterbarkeit

Mit SenzaNet wird die Daten-Infrastruktur einer Anlage sehr viel flexibler und skalierbarer als bei verkabelten Systemen. Möchte man die Zahl der Messstellen erhöhen, z. B. um eine präzisere Prozesssteuerung zu ermöglichen, so ist das kurzfristig und mit sehr geringem Aufwand möglich. Auch zeitlich begrenzte Messkampagnen lassen sich einfach durchführen und Messwerte an schwer zugänglichen Stellen aufnehmen.

SenzaNet lässt sich sehr einfach erweitern: Durch konsequente Verwendung von Standard-Schnittstellen auf Ebene der Feldgeräte und Bussysteme ist die hardware-seitige Installation problemlos möglich. Softwareseitig stehen eine Vielzahl an Werkzeugen zur Verfügung, um an bestehende Infrastrukturen anzubinden, sodass der Anwender die Daten aus SenzaNet in gleicher Weise wie von verkabelten Geräten bekommt.

Besonders einfach in der Handhabung ist die Wireless-IO-Lösung von SenzaNet, die alle aufgenommenen Signale nach Digitalisierung und Übertragung wieder in analoge Signale wandelt und ausgibt. Es ist eine einfache Kabelersatzlösung für Zweidraht-Leitungen: Den Sensor schließt man an einen SenzaBlock an, am Wireless-IO-SenzaGate steht ein Zweidraht-Ausgang zur Verfügung, auf den das Signal des Sensors abgebildet wird. Dieses SenzaGate installiert man unmittelbar neben der Leitstelle und kann so den weit entfernten Sensor an einen konventionellen Zweidraht-Anschluss verbinden, ohne eine aufwendige Verkabelung über weite Strecken.

Anwendungen

Attraktiv sind Funklösungen immer dort, wo Verkabelungen teuer oder nicht flexibel genug sind. Das ist sehr häufig der Fall, wenn man bestehende Anlagen erweitern oder nachrüsten möchte. Die Roshard AG, ein führender Anbieter von Abwasserreinigungs- und Wasseraufbereitungsanlagen aus der Schweiz, setzt SenzaNet ein, um ihren Kunden ein verbessertes Serviceangebot machen zu können: In der ganzen Schweiz verteilte Anlagen, teilweise an entlegenen Orten, wurden in kürzester Zeit und mit minimalem Aufwand durch SenzaNET-Installationen aufgerüstet und per GPRS an die Zentrale in der Nähe von Zürich angebunden. Webbasiert können die Daten nun bequem visualisiert und automatisiert ausgewertet werden, Alarmmeldungen werden zentral verarbeitet und es kann sehr viel schneller als in der Vergangenheit auf sie reagiert werden. Ihren Kunden kann die Roshard AG dadurch einen deutlichen Mehrwert bieten, weil Ausfallzeiten durch frühere Identifikation von Instandhaltungsbedarf und durch erleichterte Problemfindung reduziert werden.

Halle 4A, Stand 520

cav 468

Dr. Johannes Bleuel