Verknüpfung gefragt - Prozessdatenverarbeitung in Abwasser-Behandlungsanlagen

20.04.2006 Das Merkblatt ATV-DVWK-M 260 enthält Vorgaben, wie die aus dem Prozess anfallenden Daten effektiv erfasst, verarbeitet, gespeichert und ausgewertet werden können. Wenig bzw. keine Aussagen macht es jedoch darüber, wie die unterschiedlichen Arten von Daten - z.B. automatisch/kontinuierlich erfasste Messwerte - im Gegensatz zu Handeingabewerten - sinnvoll miteinander verknüpft werden sollen. Die Praxis sieht heute dementsprechend vielfach noch so aus: Die kontinuierlich erfassten Messwerte stehen in den Archiven des Prozessleitsystems (PLS) zur Verfügung während Handeingabewerte (z.B. Laboranalysen) in einer Datenbank, in Excel oder gar nur auf dem Papier erfasst werden. Das hat zur Folge, dass Auswertungen entsprechend aufwendig und vielleicht sogar fehleranfällig werden, weil eine manuelle Übertragung von Daten, z.B. Abwassermengen aus dem Prozessleitsystem in die Excel-Tabellen mit den Laboranalysen zwecks Berechnung der Frachten notwendig ist.

Abhilfe schafft hier nur eine vollständige Integration aller aus dem Prozess anfallenden Daten in einem einheitlichen System wie es z.B. bei der Zentralen Abwasserbehandlung (ZAB) am Industriestandort Leuna schon seit langem erfolgreich eingesetzt wird. Grundlage dafür ist eine Standardsoftware für das Prozessinformationsmanagement (PIMS). Diese bringt bereits alle grundlegenden Funktionen wie Schnittstellen zu allen gängigen PLS und Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), eine hervorragende Langzeitarchivierung mit Datenkompression und selbstverständlich Werkzeuge für alle Arten von Auswertungen wie Ganglinien, Fließbilder, Berichte, Statistikfunktionen etc. mit.

Durch zusätzliche Module werden die weitergehenden Anforderungen beim Betrieb von Kläranlagen abgedeckt. Die mögliche Vielfalt der Systeme auf der Prozessleitebene wird ebenso eingebunden wie externe Daten aus unterschiedlichen Quellen. Somit sind alle die gesamte Anlage betreffenden Informationen auf einer einzigen Plattform verfügbar.

 

Eine besondere Bedeutung kommt neben den kontinuierlich erfassten und archivierten Prozesswerten den Laboranalysen zu. Diese können entweder über eine direkte Anbindung an bestehende Laborinformations- und -management-Systeme (LIMS) oder über frei definierbare Eingabemasken in das System übernommen werden. Bei der interaktiven Eingabe über Masken wird dem Benutzer für jede Komponente der jeweils letzte Wert vor dem bzw. - falls vorhanden - genau zum gewählten Eingabezeitpunkt zur Kontrolle angezeigt. Nach Freigabe durch den Benutzer und gegebenenfalls einer Plausibilitätsprüfung werden die eingetragenen Werte in das Langzeitarchiv übernommen. Sofern es sich um den zeitlich aktuellsten Wert für eine Komponente handelt, wird dieser außerdem in die Echtzeitdatenbasis geschrieben, so dass dort z.B. für die Anzeige in Fließbildern immer die neueste Laboranalyse zur Verfügung steht. Dasselbe gilt natürlich auch für die direkte Erfassung aus einem LIMS. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die konsequente Berechnung von Kennzahlen. Dadurch ist eine zielgerichtete Analyse der verfahrenstechnischen Prozesse sowie der eingesetzten Aggregate und Maschinen und in der Folge eine Erhöhung der Prozess-Stabilität und Verminderung des Betriebsmittelaufwands möglich.

Dabei können Kennzahlen wie Flächen- oder Raumbelastungen direkt aus den kontinuierlich erfassten Messwerten berechnet und wie solche behandelt und archiviert werden. Kennzahlen, für deren Berechnungen erst später verfügbare Laboranalysen benötigt werden - beispielsweise Frachten, Abbauleistungen oder Schlammbelastungen - können erst dann bestimmt werden, wenn die Eingangsdaten alle vorliegen und nicht mehr veränderlich sind. Diese Berechnungen werden dann rückwirkend durchgeführt - basierend auf den archivierten Daten - und die Ergebnisse werden ins Archiv an die zeitlich richtige Stelle zurückgeschrieben. Danach ist im System eine vollständige und vor allem konsistente Datenbasis vorhanden, bestehend aus den direkten Messwerten, Laboranalysen und sonstigen Handeingaben und allen Rechenwerten, gleichgültig, ob online oder offline (d.h. erst im Nachhinein ausgeführt).

Diese Daten können dann für unterschiedlichste Darstellungen herangezogen werden. Zu erwähnen ist an dieser Stelle, dass die Grundsoftware dafür aufgrund ihres Designs viele Möglichkeiten bietet. Da die Daten in den Archiven zwar in komprimierter Form, aber unverdichtet vorliegen, können sie für beliebige Auswertungen benutzt werden. Das bedeutet, dass jederzeit z.B. Mittel- und Extremwerte, Standardanweichung, Summen etc. für beliebige Zeiträume gebildet und dargestellt werden können. Es ist sogar möglich, mit den Fließbildern "durch die Archive zu fahren", d.h. einen Zeitraum im Zeitraffer noch einmal ablaufen zu lassen.

Für die Erstellung von Berichten werden nach ATV-DVWK-M 260 weitergehende Anforderungen gestellt. Hier müssen neben den eigentlichen Betriebsdaten auch noch die wichtigsten Störungen und Vorkommnisse dokumentiert werden. Sofern nicht eine automatische Erfassung möglich ist (z.B. Störungen aus dem PLS), steht den Bedienern ein "elektronisches Schichtbuch" zur Eingabe dieser Ereignisse zur Verfügung. Sie können mit Prioritätsstufen belegt werden und erscheinen damit automatisch in den entsprechenden Berichten.

 

Zumindest bei größeren und komplexeren Anlagen nimmt der Aufwand für die Instandhaltung ständig zu. Die vorbeugende Instandhaltung kann dabei wesentlich zur Vermeidung von Betriebsstörungen beitragen. Zu diesem Zweck können für jedes Aggregat beliebig viele voneinander unabhängige Betriebsstundenzähler definiert und mit den unterschiedlichen Wartungsaufgaben und -intervallen belegt werden. Im Instandhaltungsbericht erscheinen dann alle anstehenden Wartungsaufgaben mit den dafür relevanten Informationen. Durchgeführte Wartungen können in das elektronische Schichtbuch eingetragen werden, und der zugehörige Betriebsstundenzähler wird automatisch zurückgesetzt.

Mit dem hier vorgestellten System gelingt es, auch bei sehr heterogenen Strukturen alle für den Betrieb relevanten Daten konsistent zusammenzufassen und ohne weitere manuelle Eingriffe auszuwerten und dem zuständigen Personal zur Verfügung zu stellen.

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Unternehmen, Behörden + Verbände: ZAB, PDE GmbH

Autorenhinweis: Jörg Wolf, PDE Process Data Engeneering GmbH

Jörg Wolf, PDE Process Data Engineering GmbH

www.pde-gmbh.de