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Projektarbeit 2011 Einbindung der Kaltwassersätze und ...

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<strong>Projektarbeit</strong> <strong>2011</strong><br />

<strong>Einbindung</strong> <strong>der</strong> <strong>Kaltwassersätze</strong> <strong>und</strong><br />

Umwälzpumpen in die SPS Steuerung<br />

Durchgeführt im e-on Kraftwerk Wilhelmshaven<br />

von Stefan van Düllen <strong>und</strong> Kai Peter Mildner


Inhaltsverzeichnis<br />

1 Vorwort..................................................................................................... 3<br />

1.1 Information zu den Technischen Arbeiten …............................................. 3<br />

1.2 Danksagung .............................................................................................. 3<br />

1.3 Persönliche Erklärung …............................................................................ 4<br />

2 Firmenportrait Firma E-on......................................................................... 5<br />

2.1 Kernkraftwerke.......................................................................................... 6<br />

2.2 Steinkohlekraftwerke................................................................................ 6<br />

2.3 Kraftwerk Wilhelmshaven......................................................................... 7<br />

3 Aufgabenstellung....................................................................................... 8<br />

3.1 Anfor<strong>der</strong>ungen.......................................................................................... 9<br />

4 Vorgehensweise......................................................................................... 9<br />

4.1 Zeitliche Abläufe........................................................................................ 10<br />

4.2 Wochenberichte........................................................................................ 10<br />

5 Ausgangszustand <strong>der</strong> Anlage....................................................................... 15<br />

5.1 Übersicht <strong>der</strong> Schaltkästen im Ausgangszustand........................................ 15<br />

6 Sollzustand <strong>der</strong> Anlage................................................................................ 17<br />

6.1 Rahmenbedingungen ................................................................................. 17<br />

6.2 Problemstellungen während des Projekts .................................................. 18<br />

7 Planung des neuen Schaltschrankes ........................................................... 20<br />

7.1 Schaltplan ................................................................................................... 22<br />

8 Das SPS Programm...................................................................................... 23<br />

8.1 Anfor<strong>der</strong>ungen............................................................................................ 23<br />

8.2 Pumpenbausteine....................................................................................... 24<br />

Seite 1


9 Variablendeklaration................................................................................... 31<br />

9.1 Liste <strong>der</strong> Variablen im FB90......................................................................... 31<br />

9.2 Die Variablenbausteine............................................................................... 32<br />

9.3 Übersichtsliste aller relevanten Variablen.................................................. 34<br />

9.4 Profibus...................................................................................................... 35<br />

10 Visualisierte Hauptansicht........................................................................ 36<br />

11 Anhang...................................................................................................... 37<br />

11.1 Schaltplan................................................................................................. 37<br />

12. Inhalt <strong>der</strong> CD …........................................................................................ 53<br />

13. Quellenverzeichnis ................................................................................. 53<br />

14. Abbildungsverzeichnis ............................................................................ 54<br />

Seite 2


1 Vorwort<br />

1.1 Informationen zu den technischen Arbeiten :<br />

Fachbereich : Automatisierungstechnik / Elektrotechnik<br />

Thema :<br />

Umbau eines bestehenden Kaltwassersatzes, inklusive <strong>der</strong> dazugehörigen<br />

Umwälzpumpen. Automatisierte Steuerung mit SPS <strong>und</strong> einer Visualisierung<br />

mit „WinCC“. Von <strong>der</strong> Gr<strong>und</strong>idee bis zur fertigen Musterlösung, einer zu<br />

projektierenden Klimaanlage.<br />

Verfasser : Stefan van Düllen<br />

Parkstrasse 2<br />

26524 Berumbur<br />

Kai Peter Mildner<br />

Graudenzerstrasse 29<br />

26388 Wilhelmshaven<br />

Betreuer <strong>der</strong> Firma: Hauptbetreuer : Herr Hans-Werner Thamm-Möller<br />

Automatisierungstechnik : Herr Feiko Zink<br />

Schaltschrankbau : Herr Udo Cobi<br />

SPS <strong>und</strong> WinCC : Herr Sebastian Schmidt<br />

Zugeteiltes Personal: Schaltschrankbau : Sebastian Skyba<br />

Schaltschrankbau : Jan Hendrik Wolf<br />

1.2 Danksagungen<br />

An dieser Stelle möchten wir uns recht herzlich für die Hilfe <strong>und</strong> Unterstützung <strong>der</strong> Firma<br />

e-on <strong>und</strong> unseren Betreuern, sowie bei <strong>der</strong> Technikerschule <strong>und</strong> unserem betreuenden<br />

Lehrer Herrn Tröck, bedanken. Auch gilt <strong>der</strong> Dank <strong>der</strong> Firma Hildebrand, die uns tatkräftig<br />

mit Rat <strong>und</strong> Tat zur Seite stand.<br />

Seite 3


1.3 Persönliche Erklärung <strong>der</strong> Projektteilnehmer Stefan van Düllen <strong>und</strong> Kai Peter<br />

Mildner<br />

Projektthema: Automatisierung <strong>und</strong> Visualisierung eines Kaltwassersatzes<br />

Wir versichern, dass die technische Arbeit von uns selbstständig durchgeführt<br />

<strong>und</strong> nur die angegebenen Hilfsmittel benutzt wurden.<br />

Alle Stellen, die dem Wortlaut o<strong>der</strong> dem Sinne nach an<strong>der</strong>en Werken<br />

entnommen sind, haben wir durch Angabe <strong>der</strong> Quellen kenntlich gemacht.<br />

Wilhelmshaven, 20.April.<strong>2011</strong><br />

________________<br />

________________<br />

(Stefan van Düllen) (Kai Peter Mildner)<br />

Seite 4


2. Firmenportrait <strong>der</strong> Firma e-on<br />

Die e-on AG ist in Deutschland <strong>der</strong> führende Strom- <strong>und</strong> Gaskonzern.<br />

Die Stromerzeugungsgesellschaften sind in die Bereiche Wasserkraft, Kernkraftwerke <strong>und</strong><br />

Kraftwerke unterglie<strong>der</strong>t.<br />

e-on Wasserkraft betreibt 120 eigene <strong>und</strong> betriebsgeführte Kraftwerke an Main, E<strong>der</strong>,<br />

Diemel, Fulda, Werra, Weser <strong>und</strong> Leine.<br />

e-on Kernkraft betreibt sechs Kernkraftwerke in Bayern, Nie<strong>der</strong>sachsen sowie Schleswig-<br />

Holstein <strong>und</strong> ist an weiteren fünf beteiligt. Die Kernkraftwerke Würgassen in Nordrhein-<br />

Westfalen <strong>und</strong> Stade in Nie<strong>der</strong>sachsen sind stillgelegt <strong>und</strong> befinden sich im Rückbau.<br />

e-on Kraftwerke betreibt an 35 Standorten konventionelle Kraftwerke mit einer<br />

Gesamtleistung von ca. 15.000 MW.<br />

Tochtergesellschaften<br />

- e-on Energie AG München<br />

- e-on Ruhrgas AG Essen<br />

Auslandsaktivitäten: Weitere Gesellschaften in England, Schweden <strong>und</strong> den U.S.A.<br />

Die Firma e-on AG (Kürzel: EOA) ist börsennotiert. Die Aktie mit <strong>der</strong> WKN 761440 <strong>und</strong> ISIN<br />

DE0007614406 wird im amtlichen Markt gehandelt <strong>und</strong> ist im Prime Standard zugelassen.<br />

Seite 5


2.1 Kernkraftwerke:<br />

- Kernkraftwerk Isar I 878 MW<br />

- Kernkraftwerk Isar II 1.400 MW<br />

- Kernkraftwerk G<strong>und</strong>remmingen 1.294 MW + 1.288 MW<br />

- Kernkraftwerk Grafenrheinfeld 1.345 MW<br />

- Kernkraftwerk Grohnde 1.360 MW (16,7 Prozent Stadtwerke Bielefeld)<br />

- Kernkraftwerk Emsland 1.329 MW<br />

- Kernkraftwerk Unterweser 1.345 MW<br />

- Kernkraftwerk Krümmel 1.260 MW (50 Prozent Vattenfall)<br />

- Kernkraftwerk Brokdorf 1.370 MW (20 Prozent Vattenfall)<br />

- Kernkraftwerk Brunsbüttel 771 MW (66,7 Prozent Vattenfall)<br />

2.2 Steinkohlekraftwerke:<br />

- Steinkohlekraftwerk Rostock 508 MW<br />

- Steinkohlekraftwerk Kiel 323 MW<br />

- Kraftwerk Wilhelmshaven 747 MW<br />

- Kraftwerk Farge 345 MW<br />

- Steinkohlekraftwerk Mehrum 690 MW<br />

- Steinkohlekraftwerk Heyden 865 MW<br />

- Gemeinschaftskraftwerk Weser<br />

- Steinkohlekraftwerk Datteln<br />

- Steinkohlekraftwerk Knepper 325 MW<br />

- Steinkohlekraftwerk Shamrock 152 MW<br />

- Kraftwerk Scholven 2056 MW<br />

- Kraftwerk Staudinger 2000 MW<br />

- Kraftwerk Zolling 449 MW<br />

Seite 6


2.3 Kraftwerk Wilhelmshaven<br />

Abbildung 1: Kraftwerk Wilhelmshaven<br />

Erbaut: 1973-1976<br />

Inbetriebnahme: 24.09.1976<br />

Einbau einer Zweigturbine 1998<br />

Letzte Mo<strong>der</strong>nisierung: 2002<br />

Leistung 1976 670 MW<br />

Heutige Leistung 756 MW<br />

Brennstoffe Steinkohle, Öl<br />

Mitarbeiter ca. 100<br />

Höhe des Kesselhauses ca. 100 m<br />

Höhe des Schornsteins ca. 300 m<br />

Seite 7


3 Aufgabenstellung<br />

Die bestehenden <strong>Kaltwassersätze</strong> <strong>und</strong> dazugehörigen Umwälzpumpen liefen bisher autark.<br />

Fehlermeldungen wurden nur örtlich angezeigt, ein Umschalten war ebenso nur Vorort<br />

möglich. Die alte Steuerung war in kleinen Schaltkästen aufgeteilt, eine Verbindung zur SPS<br />

Steuerung bestand nicht.<br />

Die Aufgabe bestand darin, einen Schaltschrank für die Ansteuerung <strong>der</strong> Pumpen <strong>und</strong> <strong>der</strong><br />

<strong>Kaltwassersätze</strong> zu entwickeln <strong>und</strong> die Steuerung in die bestehende SPS einzubinden. Eine<br />

<strong>der</strong> For<strong>der</strong>ungen seitens e-on bestand darin, alle möglichen Meldungen des<br />

Kaltwassersatzes über das Programm „WinCC“ anzeigen zu lassen. Dieses sollte auf dem<br />

Steuerrechner sowie auch auf einem Touchpanel zu bearbeiten sein.<br />

Unsere Aufgabe bestand nun darin, die ganze bereits bestehende Anlage mit einem<br />

Schaltschrank zu planen <strong>und</strong> mit <strong>der</strong> für die Wartung beauftragten Firma in Verbindung zu<br />

treten, um zu klären, in wie weit die Aufgabenstellungen seitens e-on zu realisieren sind.<br />

Hierfür sollte die Anlage über den Hauptsteuerrechner, <strong>der</strong> mit einer S7-400 ausgestattet<br />

ist, gesteuert werden. Zusätzlich sollte ein Touchpanel, an dem eine ET-200 angeschlossen<br />

ist, genutzt werden. Dieses befindet sich direkt im SPS Steuerschrank neben dem<br />

Kaltwassersatz.<br />

Weitere Teilziele waren, den Schaltschrank zu optimieren <strong>und</strong> eine ansprechende sowie<br />

leicht zu bedienende Benutzeroberfläche zu programmieren, welche auf dem Touchpanel<br />

angezeigt werden soll.<br />

Der Hauptteil des Projekts bestand, neben dem Entwerfen <strong>der</strong> Schaltschränke, in <strong>der</strong><br />

Programmierung <strong>der</strong> SPS Steuerung <strong>und</strong> <strong>der</strong> Visualisierung über „WinCC“.<br />

Für die Montage <strong>und</strong> das verdrahten des von uns geplanten Schaltschrankes sollten wir<br />

einen Auszubildenden <strong>und</strong> einen Facharbeiter dauerhaft zugewiesen bekommen. Aus<br />

verschiedenen Gründen hat dieses Vorhaben lei<strong>der</strong> nicht ganz geklappt, stattdessen haben<br />

wir zwei Auszubildende zugewiesen bekommen.<br />

Im Laufe <strong>der</strong> Projektphase wurde die Aufgabenstellung immer wie<strong>der</strong> geän<strong>der</strong>t <strong>und</strong><br />

verfeinert . So mussten <strong>der</strong> Schaltschrank <strong>und</strong> die Visualisierung den Gegebenheiten<br />

ständig angepasst <strong>und</strong> geän<strong>der</strong>t werden.<br />

Seite 8


3.1 Anfor<strong>der</strong>ungen<br />

Bei dieser <strong>Projektarbeit</strong> mussten wir den verschiedensten Anfor<strong>der</strong>ungen gerecht werden.<br />

Auf uns kamen die verschiedensten Aufgaben zu, die in die Bereiche <strong>der</strong><br />

Automatisierungstechnik gleichermaßen tief eindrangen, wie z.B. in die Elektrotechnik.<br />

Eine Anfor<strong>der</strong>ung war, dass Einarbeiten in die unterschiedlichsten Programme. Das waren<br />

zum einen die Programmierungsoberfläche „WinCC“, für die Automatisierung <strong>und</strong> zum<br />

an<strong>der</strong>en die Software E-Plan zur Erstellung des Schaltplanes für den Schaltschrank.<br />

Wir mussten das Layout für die Front- <strong>und</strong> Gr<strong>und</strong>platte erstellen, diese bestücken <strong>und</strong><br />

verdrahten lassen.<br />

Wir haben das Visualisierungsprogramm auf das Touchpanel übertragen <strong>und</strong> weitere SPS<br />

Module im Steuerschrank installieren, sowie in die bereits bestehende SPS einbinden<br />

lassen.<br />

Ein Großteil <strong>der</strong> Anfor<strong>der</strong>ungen lag allerdings bei <strong>der</strong> Planung <strong>und</strong> Überwachung des<br />

Baues <strong>und</strong> <strong>der</strong> Verdrahtung des Schaltschrankes. Die beiden Auszubildenden haben hierbei<br />

hervorragende Teilarbeiten geleistet, standen allerdings sehr schnell vor dem Ende ihres<br />

bereits erlernten Fachwissens, welches wir durch ständiges Überwachen <strong>und</strong> Erklärungen<br />

unsererseits kompensieren konnten.<br />

4 Vorgehensweise<br />

Wir haben uns für eine sachliche Vorgehensweise entschieden. Wir begannen damit den<br />

Ist-Zustand <strong>der</strong> Anlage aufzunehmen <strong>und</strong> uns in die bestehende Dokumentation<br />

einzulesen. Daraufhin haben wir uns mit <strong>der</strong> für die Anlagenwartung zuständigen Firma in<br />

Verbindung gesetzt.<br />

Dann haben wir uns Gedanken gemacht, welche Maßnahmen für den Umbau ergriffen<br />

werden müssen. Dieses haben wir gemeinsam in Angriff genommen, damit je<strong>der</strong> von uns<br />

ständig einen Überblick über das gesamte Projekt hat.<br />

Im weiteren Verlauf haben wir immer wie<strong>der</strong> Gespräche geführt, um zu überprüfen, wie<br />

viele Teilaufgaben noch zu bewältigen sind <strong>und</strong> um diese neu zu verteilen. So erreichten<br />

wir eine dauerhafte Produktivität.<br />

Beim Rückblick auf die vergangene Projektphase stellt sich heraus, dass unsere<br />

Vorgehensweise für unser Projekt richtig <strong>und</strong> gut durchdacht war. Unterstützung während<br />

unseres Projektes haben wir durch unsere Projektbegleiter <strong>der</strong> Firma e-on erhalten.<br />

Seite 9


4.1 Zeitliche Abläufe<br />

Die Zeitliche Abläufe unseres Projektes stellten sich wie folgt dar:<br />

Kalen<strong>der</strong>jahr <strong>2011</strong><br />

KW 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15<br />

Technische Einarbeitung<br />

Schaltplanerstellung<br />

Schaltschrankbau<br />

Programmierung SPS<br />

Dokumentation<br />

Abbildung 2: Zeitliche Abläufe<br />

4.2 Wochenberichte<br />

1. Woche 07.02.11-11.02.11<br />

Vor dem ersten Betreten des Geländes mussten wir zur allgemein technischen Einweisung<br />

<strong>der</strong> Firma e-on, darauf hin durften wir uns bei unserem Hauptverantwortlichen<br />

Projektleiter, Herrn Thamm-Möller melden <strong>und</strong> uns ihm vorstellen. Von dem wurden wir an<br />

unsere beiden zuständigen Projektbegleiter, Herrn Zink <strong>und</strong> Herrn Cobi weiter verwiesen.<br />

Daraufhin folgte eine allgemeine Einweisung . Diese beinhaltete zum Beispiel das Arbeiten<br />

an Geräten o<strong>der</strong> das Tragen <strong>der</strong> persönlichen Schutzbekleidung. Nun folgte die Austeilung<br />

dieser besagten Kleidung. Auch haben wir eine ausführliche Führung durch die Gebäude<br />

<strong>und</strong> Anlagen erhalten. Nach all den notwendigen Formalitäten konnten wir mit unserem<br />

Projekt starten.<br />

Zu Beginn unserer Arbeiten haben wir nun noch einmal mit unseren Projektbegleitern das<br />

komplette Projekt besprochen, um herauszufinden ob noch alle Aufgaben seit unserem<br />

ersten Treffen bestanden. Im Anschluss hierauf haben wir uns mit <strong>der</strong> Aufnahme des<br />

Zustandes beschäftigt, Kontakt zur für die Klimaanlagen zuständige Fa. Hildebrand<br />

aufgenommen, um letztlich die Bestellung des von uns benötigten Schaltschrankes in die<br />

Wege zu leiten. Die Absprache mit <strong>der</strong> Firma Hildebrand <strong>und</strong> <strong>der</strong> Herstellerfirma ergab,<br />

dass zum direktem Verbinden <strong>der</strong> Steuerungen nur ein „ModBus-System“ in Frage kommt,<br />

um alle Fehler auslesen zu können.<br />

Seite 10


2. Woche 14.02.11-18.02.11<br />

Wir haben mit Herrn Cobi den aktuellen Stand besprochen, Herr Cobi war mit dem<br />

„ModBus- System“ einverstanden. Nun haben wir mit unserer Bestandsaufnahme weiter<br />

gemacht, um auch alle Widrigkeiten <strong>der</strong> Anlage kennen zu lernen. In diesem<br />

Zusammenhang stellten wir dann fest, das sich <strong>der</strong> Schaltplan lei<strong>der</strong> nicht auf dem<br />

aktuellen Stand <strong>der</strong> Anlage befindet. Somit haben wir einige Tatsachen, die sich im<br />

Schaltplan befinden ausprobieren müssen, ob <strong>und</strong> in wie weit sie auch noch verwendet<br />

werden. Nach dem wir den Zustand letztlich aufnehmen konnten, war die Erstellung einer<br />

Stückliste, <strong>der</strong> von uns benötigten Bauteile eine notwendige Tätigkeit, da diese zum<br />

Großteil natürlich auch bestellt werden mussten.<br />

Für unsere Arbeiten haben wir von e-on einen Laptop erhalten, auf dem wir nun die<br />

Software „E-Plan“ für die Schaltplanerstellung installieren wollten. Dieses Vorhaben<br />

scheiterte zunächst, da das Laptop nicht upgedatet wurde. Aus Gründen <strong>der</strong><br />

Netzwerksicherheit konnte das Laptop nicht im Internen Netz betrieben werden.<br />

In Absprache mit unserern Projektberatern durften wir den Laptop ausnahmsweise mit<br />

nach Hause nehmen, um alle notwendigen Updates durchzuführen.<br />

Um Zeit zu sparen hat einer die Updates <strong>und</strong> weitere Programme in Heimarbeit installiert.<br />

Der Zweite konnte sich während dessen mit dem „ModBus-System“ befassen.<br />

Da Herr Zink am Tag zuvor nicht anwesend war, haben wir bei <strong>der</strong> nächsten Möglichkeit<br />

auch ihn über den aktuellen Stand <strong>der</strong> Anlage in Kenntnis gesetzt. Er war gegen den Einsatz<br />

des „ModBus-Systems“, somit wurde unsere Projektvorgabe auf alle möglichen<br />

Fehlermeldungen abgeän<strong>der</strong>t. Nach einem Meeting wurde beschlossen nur die<br />

Sammelstörmeldung <strong>und</strong> einen Ausfall eines Kompressors o<strong>der</strong> <strong>der</strong> Umwälzpumpe<br />

anzeigen zu lassen.<br />

3. Woche 21.02.11-25.02.11<br />

Aufgr<strong>und</strong> <strong>der</strong> Planän<strong>der</strong>ung in <strong>der</strong> letzten Woche haben wir in dieser Woche als erstes<br />

unsere Stückliste überarbeitet. Im Anschluss darauf konnten wir mit <strong>der</strong> Planung unseres<br />

Schaltschrankes starten. Hier haben wir mit dem mechanischen Aufbau begonnen. Am<br />

Anfang haben wir uns gemäß VDE für zwei Schaltschränke entschieden, da wir auch zwei<br />

Einspeisungen haben. Dieses Vorhaben wurde aus Platzgründen gestoppt. Nach dieser<br />

Absprache haben wir unseren Schaltschrank neu geplant. Dieser Entwurf wurde von<br />

unseren Projektbetreuern für gut bef<strong>und</strong>en.<br />

Nach Abschluss <strong>der</strong> Planung unseres Schaltschrankes konnten wir uns Gedanken über die<br />

Seite 11


möglichen Meldungen machen <strong>und</strong> eine zu verwendende Leitungsübersicht erstellen. Im<br />

e-on Kraftwerk haben alle Bauteile <strong>und</strong> Schaltschränke eine immer zu identifizierende<br />

Nummer, die auch nur einmal vergeben wird. Somit mussten wir uns natürlich Gedanken<br />

über die von uns zu verwendenden Nummern, bei e-on „AKZ“ genannt, machen. Mit<br />

Absprache vom verantwortlichen Personal für die AKZ Vergabe, haben wir eine sogenannte<br />

AKZ-Liste erstellt.<br />

4. Woche 28.02.11-04.03.11<br />

Weil es mit dem Laptop immer wie<strong>der</strong> Probleme gab, haben wir uns in Absprache mit den<br />

Projektbetreuern entschlossen, mit einem privatem Laptop weiter zuarbeiten. Da nun alle<br />

Widrigkeiten bekannt sind, konnten wir uns um den Schaltplan kümmern, hier haben wir<br />

mit dem Laststromkreis begonnen <strong>und</strong> im Anschluss haben wir uns um den<br />

Steuerstromkreis gekümmert. Anschließend konnten wir uns im Lager das benötigte<br />

Material entnehmen, was nicht vorrätig war wurde daraufhin bestellt.<br />

5. Woche 07.03.11-11.03.11<br />

In dieser Woche konnten wir unseren Schaltplan fertigstellen, es gab zwar noch ein paar<br />

kleinere Än<strong>der</strong>ungen, er wurde dann allerdings von Herrn Zink genehmigt. Im Anschluss an<br />

die Erstellung unseres Schaltplanes haben wir dann auch noch eine Kontakt- <strong>und</strong><br />

Klemmbelegungsliste erstellt. Aus betrieblichen Gründen konnten uns nur zwei<br />

Auszubildende aus dem erstem Lehrjahr zur Montage des Schaltschranks unterstellt<br />

werden, welche an einem unser beiden wöchentlichen Projekttage lei<strong>der</strong> terminlich in <strong>der</strong><br />

Berufsschule eingeb<strong>und</strong>en waren.<br />

Mit Absprache des Ausbildungsleiters konnten wir in Erfahrung bringen, das die<br />

Auszubildenden zwar einen Schaltplan lesen können, ihn allerdings nach dem jetzigem<br />

Ausbildungsstand noch nicht in allen Belangen selbstständig umsetzen können.<br />

Seite 12


6. Woche 14.03.11-18.03.11<br />

Nun konnten wir die komplette Fertigstellung <strong>der</strong> Schaltpläne, <strong>der</strong> Kontakt- <strong>und</strong><br />

Klemmbelegung in Angriff nehmen. Sie wurden auch mit unsere Projektbegleiter im<br />

kompletten Umfang besprochen <strong>und</strong> für durchführbar bef<strong>und</strong>en. Als nächsten Schritt<br />

nahmen wir uns nun unsere Auszubildenden an. Wir wiesen sie in das Projekt ein <strong>und</strong><br />

klärten zusammen mit ihnen ihre Fragen zum Schaltplan. Zusammen mit ihnen starteten<br />

wir den Bau des Schaltschrankes. Beim Bau des Schaltschrankes kam es anfangs noch zu<br />

weiteren Fragen seitens <strong>der</strong> Auszubildenden, welche wir in einem zeitlich durchaus hohen<br />

Aufwand klären konnten.<br />

7. Woche 21.03.11-25.03.11<br />

Anfang dieser Woche haben wir damit begonnen uns um die Programmierung zu<br />

kümmern, wir haben um eine Einweisung in die bestehende SPS seitens Herrn Zink<br />

gebeten. Herr Zink hatte <strong>der</strong>zeit lei<strong>der</strong> keine Zeit uns ausführlich einzuweisen, da er<br />

an<strong>der</strong>weitig im Kraftwerk eingeb<strong>und</strong>en war. Die benötigte Einweisung, die wir von Anfang<br />

an auch bekommen sollten, wurde nicht abgesagt, son<strong>der</strong>n nur auf später verschoben,<br />

somit begannen wir uns selbstständig in die vorhandene SPS Steuerung einzuarbeiten.<br />

Nach dem Start unserer Programmierung kam es in dieser Woche zu einer Än<strong>der</strong>ung des<br />

von uns geplanten Schaltschranks. Herr Penning, ein Elektromeister im Kraftwerk, <strong>der</strong> unter<br />

an<strong>der</strong>em auch für die Schaltschränke im Kraftwerk zuständig ist, kam aus seinem Urlaub<br />

zurück. Er war mit dem Eingangslasttrenner, den wir laut Herrn Cobi einbauen sollten, nicht<br />

einverstanden. Wir baten ihn sich in dieser Beziehung mit Herrn Cobi in Verbindung zu<br />

setzen. Dieser war jedoch selbst im Urlaub. Worauf er dann gleich mit Herrn Thamm-<br />

Möller gesprochen hat. Nach dem Meeting wurde nun beschlossen die Eingangslasttrenner<br />

wegzulassen. Ferner wollte Herr Penning auch noch, das wir wie<strong>der</strong> unsere erste<br />

Schaltschranklösung, bestehend aus zwei Schaltschränken, weiter verfolgen. Dieses<br />

Vorhaben wurde allerdings in einem weiteren Meeting von Herrn Thamm-Möller<br />

untersagt, mit <strong>der</strong> Begründung, das hierfür nicht genügend Platz zu Verfügung stehe.<br />

Nun än<strong>der</strong>ten wir unseren Schaltplan, klärten unsere Auszubildenden über die bereits<br />

beschlossenen Än<strong>der</strong>ungen auf <strong>und</strong> erstellten für sie auch einen geän<strong>der</strong>ten Klemmplan.<br />

Sie än<strong>der</strong>ten daraufhin auch die bereits durchgeführten Arbeiten am Schaltschrank, so das<br />

die neuen For<strong>der</strong>ungen auch umgehend im Schaltschrankbau realisiert wurden.<br />

Seite 13


8. Woche 28.03.11-01.03.11<br />

Da wir unsere Auszubildenden gut eingewiesen hatten, wir sie zusätzlich zu unseren<br />

an<strong>der</strong>en Aufgaben ständig überwacht haben, konnten wir Fehlerquellen frühzeitig<br />

erkennen <strong>und</strong> beseitigen. In dieser Woche konnte <strong>der</strong> Bau <strong>und</strong> die Verdrahtung unseres<br />

Schaltschrankes abgeschlossen werden. Nun konnten wir uns vollständig auf die SPS<br />

Programmierung konzentrieren.<br />

9. Woche 04.04.11-08.04.11<br />

Wir starteten mit <strong>der</strong> Steuerung unserer Anlage, in dem wir auf unserem Laptop die<br />

Steuerung in die SPS zu programmieren begangen. Auf diesem Wege konnten wir unsere<br />

Steuerung dann natürlich auch testen, in dem wir sie über die S7 Schülerversion simulieren<br />

konnten. Nach einer erfolgreichen Simulation starteten wir mit <strong>der</strong> Programmierung in<br />

„WinCC“. Hierbei kam es noch zu einigen kleineren Fehlern unsererseits, die die e-on<br />

Struktur betrafen. Da wir bis jetzt noch immer keine Einweisung auf das SPS System von<br />

e-on erhalten hatten, baten wir erneut um eine ausführliche Einweisung ins e-on System.<br />

10. Woche 11.04.11-15.04.11<br />

In dieser Woche bekamen wir endlich unsere Einweisung auf das e-on SPS System <strong>und</strong> auch<br />

auf „WinCC“ durch Sebastian Schmidt. Dieser Mitarbeiter wurde von Herrn Zink zwecks<br />

<strong>der</strong> Einweisung angefor<strong>der</strong>t. Mit seinen Ratschlägen <strong>und</strong> Hilfestellungen konnten wir<br />

unsere Programmierung nun auch endlich in das System einspielen, da wir inzwischen auch<br />

die benötigten SPS Module nachrüsten lassen konnten, die für ein fehlerfreies Einspielen<br />

unseres Programms notwendig gewesen sind.<br />

In unserer Abwesenheit fand ein weiteres Meeting statt, bei dem beschlossen wurde, nun<br />

doch zwei getrennte Schaltschränke zu verwenden.<br />

Da dieses an unserem letzten Projekttag stattgef<strong>und</strong>en hat, waren wir lei<strong>der</strong> nicht mehr<br />

dazu in <strong>der</strong> Lage unsere Anlage in Betrieb zu setzen. Am 26.04.<strong>2011</strong> soll unsere Anlage nun<br />

in Betrieb gestellt werden. Zu diesem Zeitpunkt sind wir, natürlich auch anwesend. Dieser<br />

Termin kann unter Umständen auch verschoben werden, welches dann bedeutet, dass wir<br />

unsere Anlage erst zu einem späterem Zeitpunkt in Betrieb nehmen werden.<br />

Seite 14


5 Ausgangszustand <strong>der</strong> Anlage<br />

Die Anlage, die uns zur Verän<strong>der</strong>ung zur Verfügung gestellt wurde, ist zum Zeitpunkt des<br />

Projektes voll in Betrieb <strong>und</strong> kann auch nicht außer Betrieb gestellt werden, da sonst die<br />

Räumlichkeiten für die diese Anlage zuständig ist überhitzen würden.<br />

Der betreffende Teil <strong>der</strong> Klimaanlage besteht aus zwei <strong>Kaltwassersätze</strong>n <strong>und</strong> zwei<br />

Umwälzpumpen, die manuell direkt an <strong>der</strong> Anlage geschaltet werden können. Der erste<br />

Kaltwassersatz ist ständig mit dem Kühlvorgang beschäftigt. Er besitzt 4 Kompressoren, die<br />

durch eine intern programmierte Steuerung einzeln nacheinan<strong>der</strong> geschaltet werden. Der<br />

zweite Kaltwassersatz dient als Zusatzgerät, für den Fall das <strong>der</strong> erste Kaltwassersatz<br />

ausfällt. Des weiteren dient <strong>der</strong> zweite Kaltwassersatz als Unterstützung für den ersten<br />

Kaltwassersatz.<br />

Wenn <strong>der</strong> erste Kaltwassersatz die gefor<strong>der</strong>te Temperatur nicht mehr halten kann schaltet<br />

sich automatisch <strong>der</strong> zweite Kaltwassersatz ein, solange bis die Temperatur den<br />

Schwellwert des zweiten Kaltwassersatzes wie<strong>der</strong> unterschreitet. Da alles in den<br />

<strong>Kaltwassersätze</strong>n fest einprogrammiert ist <strong>und</strong> man diese beiden <strong>Kaltwassersätze</strong> nur direkt<br />

am Gerät bedienen kann, gibt es keine SPS Schnittstelle.<br />

Der gesamte Produktionsablauf, mit diesem Kaltwassersatz, wird also mit Schaltern Schritt<br />

für Schritt, per Hand gesteuert.<br />

Hinzu kommt, dass die beiden Umwälzpumpen nur manuell zu schalten sind. Somit besteht<br />

keine Möglichkeit bei einem Ausfall <strong>der</strong> gerade in Betrieb stehenden Umwälzpumpe<br />

automatisch auf die zweite Umwälzpumpe auszuweichen. Dieses kann zur Überhitzung<br />

wichtiger Anlagen führen.<br />

Seite 15


5.1 Übersicht <strong>der</strong> Schaltkästen im Ausgangszustand<br />

Bei den Schaltkästen im Urzustand lässt sich erkennen, dass diese nicht nach den heutigen<br />

VDE-Richtlinien gearbeitet sind. Vielmehr ist hierzu zu sagen dass die Einspeisungen, die<br />

oberen beiden schwarzen Kästen mit 240mm 2 ankommen. Diese sind mit 300 Ampere<br />

abgesichert <strong>und</strong> im Schaltkasten selber wird mit 16mm 2 weiter zu den Sicherungen<br />

verdrahtet, diese Leitungen sind auch keine Temperaturfesten Leitungen, könnten also im<br />

Kurzschlussfall durchaus auch auf brennen, bevor die zuständigen Sicherungen auslösen.<br />

Abbildung 3: Ansichten <strong>der</strong> alten Kästen Abbildung 4: Innenansichten <strong>der</strong> alten Kästen<br />

Abbildung 5: Ansicht des Hauptsteuerkastens<br />

Seite 16


6 Soll- Zustand <strong>der</strong> Anlage<br />

Unsere Aufgabe war es, eine komplett neue Steuerung für diese Anlage zu bauen <strong>und</strong> zu<br />

programmieren. Somit musste die alte Steuerung abgetrennt <strong>und</strong> die Neue an die<br />

vorhandenen Sensoren angeb<strong>und</strong>en werden.<br />

Es sollte eine vollautomatisierte Steuerung mit einer SPS realisiert werden. Diese<br />

Steuerung soll zusätzlich über ein Touchpanel <strong>und</strong> zwei PC´s visualisiert, bedient <strong>und</strong><br />

überwacht werden.<br />

6.1 Rahmenbedingungen<br />

Die Rahmenbedingungen für unser Projekt wurden im Vorfeld, bei einem Gespräch mit<br />

einem unserer Projektleiter, Herrn Zink, erläutert <strong>und</strong> besprochen.<br />

Es wurde uns die Anlage gezeigt <strong>und</strong> <strong>der</strong> Ist-Zustand erklärt, daraufhin haben wir einen<br />

Schaltplan <strong>der</strong> Anlage überreicht bekommen. Es wurde besprochen in wie weit die<br />

geän<strong>der</strong>te Anlage aussehen sollte. Zum Beispiel wie die Steuerung aussehen soll, welche<br />

SPS verwendet wird <strong>und</strong> ob die Schalter des aktuellen Schaltschrankes weiter verwendet<br />

werden sollten o<strong>der</strong> alles über ein Touchpanel (HMI) zu verwendet sein soll.<br />

Des Weiteren besprachen wir, wie das Projekt in Zusammenarbeit mit <strong>der</strong> Firma e-on im<br />

einzelnen ablaufen soll <strong>und</strong> welche Stichtage, sowie Zwischenziele wir einhalten bzw.<br />

erreichen sollten.<br />

Außerdem wurden uns die bestehenden Möglichkeiten, zur Durchführung <strong>der</strong> Arbeiten im<br />

Betrieb erläutert.<br />

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6.2 Problemstellungen während des Projekts<br />

Während des gesamten Projekts, mussten wir auf die unterschiedlichsten<br />

Problemstellungen reagieren.<br />

Zu Beginn unseres Projektes bestanden unsere Hauptprobleme bei <strong>der</strong> Aufnahme des Ist-<br />

Zustandes <strong>der</strong> Anlage, denn <strong>der</strong> vorhandene Schaltplan wies Abweichungen zur<br />

bestehenden Anlage auf <strong>und</strong> kein Mitarbeiter wusste etwas zur Anlage. Zum Beispiel was<br />

<strong>und</strong> wie hier etwas gesteuert wird, so mussten wir alles durch ausprobieren herausfinden.<br />

Ein weiteres Problem von uns war die For<strong>der</strong>ung seitens e-on alle möglichen<br />

Fehlermeldungen des Kaltwassersatzes auslesen zu können. Dieses Problem konnten wir<br />

mit Unterstützung <strong>der</strong> Fa. Hildebrand klären. Hierfür hätte ein „ModBus-System“<br />

verwendet werden müssen, welches auch von e-on im ersten Moment akzeptiert wurde.<br />

Nach ungefähr drei Wochen wurde die Meinung von e-on revidiert <strong>und</strong> somit mussten wir<br />

mit <strong>der</strong> Planung von neuem beginnen. Ein weiteres Problem von uns war das Verständnis<br />

<strong>der</strong> zu verwendenden Software zum einen „E-plan“ zum an<strong>der</strong>en „WinCC“.<br />

Unser größtes Problem während des gesamten Projektes, war jedoch <strong>der</strong> Schaltschrank<br />

<strong>und</strong> die mangelnde Kommunikation zwischen den Projektleitern.<br />

Zu Beginn unseres Projektes haben wir zwei einzelne Schaltschränke eingeplant, da wir<br />

zwei voneinan<strong>der</strong> getrennte Einspeisungen vorfanden. Dieses Vorhaben wurde seitens<br />

e-on aus Platzgründen verworfen. Im Laufe unseres Projektes kam es immer wie<strong>der</strong> zu<br />

Än<strong>der</strong>ungen des Schaltschrankes, zum Beispiel mit Lasttrenner dann wie<strong>der</strong> ohne etc...<br />

Dieses Problem hat uns bis zum Schluss des Projektes verfolgt. An unserem letzten<br />

Projekttag kam es zu einer weiteren Än<strong>der</strong>ung des Schaltschrankes, nun wurde unsere<br />

Anfangsidee von zwei Schaltschränken doch übernommen. Somit konnten wir die Anlage<br />

zwar testen allerdings sie noch nicht in Betrieb nehmen.<br />

Als wir das Programm „WinCC“ programmiert hatten, konnten wir dieses zunächst nur<br />

speichern <strong>und</strong> noch nicht einspielen. Hierfür mussten noch weitere SPS Module installiert<br />

werden, eine Tätigkeit die wir aus versicherungstechnischen Gründen nicht selbst erledigen<br />

durften.<br />

Gegen Ende unserer Projektphase wurde dieses Problem dann endlich beseitigt <strong>und</strong> wir<br />

konnten unsere Programmierung nun auch testen, da wir nun mal ausschließlich am<br />

scharfen Systemen arbeiteten <strong>und</strong> programmieren konnten. Beim Einspielen unseres<br />

Programmes ohne die benötigten SPS Module hätten wir eine Unzahl an Fehlermeldungen<br />

erhalten.<br />

Seite 18


Zum Ende des Projektes standen wir nur noch kleineren <strong>und</strong> mittleren Problemen<br />

gegenüber.<br />

Es musste <strong>der</strong> Schaltplan unseres Schaltschrankes wie<strong>der</strong> einmal geän<strong>der</strong>t werden.<br />

Diese Probleme konnten wir aber geschickt lösen, da wir unseren Schaltplan so entworfen<br />

haben, dass er sehr schnell abgeän<strong>der</strong>t werden kann.<br />

Die Probleme <strong>der</strong> Visualisierung haben wir durch langwierige Kleinarbeit <strong>und</strong> zur<br />

Hilfenahme eines e-on SPS Programmierers zügig lösen können. Der e-on Programmierer<br />

hat uns eine Einweisung auf „WinCC“ <strong>und</strong> das System von e-on gegeben. Die<br />

Schwierigkeiten <strong>der</strong> Programmierung haben wir ebenfalls bewältigt <strong>und</strong> die<br />

Kommunikation ist auch stabil aufgebaut.<br />

Das einzige Problem, welches wir offen lassen mussten, ist zur zeit die Inbetriebnahme <strong>der</strong><br />

Anlage, da die beiden Schaltschränke erst aufgebaut <strong>und</strong> verdrahtet werden müssen. Ende<br />

<strong>der</strong> Osterferien soll die Inbetriebnahme durchgeführt werden, zu <strong>der</strong> wir natürlich<br />

anwesend sein werden.<br />

Ebenfalls war es eine wichtige Bedingung, die Schaltschränke so zu entwerfen, dass<br />

je<strong>der</strong>zeit eine neue Anlage installiert werden kann, da die vorhandene Anlage aus<br />

technischen Gründen wie zum Beispiel das Alter <strong>der</strong> <strong>Kaltwassersätze</strong> in naher Zukunft<br />

ausgetauscht wird. Hinzu kommt das das verwendete Kühlmittel, welches die<br />

Kompressoren nutzen, nur noch bis 2015 hergestellt wird.<br />

Seite 19


7 Planung des neuen Schaltschrankes<br />

Vor Beginn des Schaltschrankbaus mussten wir an Hand <strong>der</strong> Richtlinien von e-on, wie zum<br />

Beispiel die Farbe, Größe <strong>und</strong> Einführung <strong>der</strong> Leitungen, den erfor<strong>der</strong>lichen Schaltschrank<br />

bestellen. Natürlich haben wir hierzu auch den vorhanden Schaltschrank in Augenschein<br />

genommen, dieses mit zur Hilfenahme <strong>der</strong> vorhandenen Bauteile <strong>und</strong> des Schaltplanes.<br />

Da <strong>der</strong> aktuelle Schaltplan nicht korrekt war, mussten wir uns überwiegend auf die<br />

verwendeten Bauteile, unsere Versuche mit <strong>der</strong> Anlage <strong>und</strong> auf zahlreiche Recherchen in<br />

Bezug auf die verwendeten Anlagen verlassen. Diese sind zusätzlich in unserem<br />

Schaltschrank mit Sicherungen zu berücksichtigen.<br />

Da sich <strong>der</strong> neue Schaltschrank im selben Raum wie <strong>der</strong> Kaltwassersatz befindet, musste<br />

natürlich auch auf die Kabeleinführungen geachtet werden. Diese sollten auf alle Fälle nicht<br />

nur staubdicht, son<strong>der</strong>n auch wasserdicht sein <strong>und</strong> sich auf einem Sockel befinden damit<br />

das Wasser auch von unten nicht so leicht eindringen kann. Da wir diesen Schaltschrank<br />

wie<strong>der</strong>um aus versicherungstechnischen Gründen nicht selbstständig bauen <strong>und</strong><br />

verdrahten durften, haben wir als ersten Schritt unsere beiden Auszubildenden in unseren<br />

Schaltplan eingewiesen. Sie entnahmen die Gr<strong>und</strong>platte aus dem Schaltschrank, um ihn<br />

nach unserem Schaltplan mit den Bausteinen aufbauen zu können.<br />

Nun schnitten sie Kabelkanäle <strong>und</strong> Hutschienen zu <strong>und</strong> montierten diese auf <strong>der</strong><br />

Gr<strong>und</strong>platte. Anschließend konnten sie die Bauteile, Kabelkanäle <strong>und</strong> die Klemmleisten,<br />

nach unserem Schaltplan <strong>und</strong> dem von uns hierfür erstellten Klemmleistenplan montieren.<br />

Hierfür bohrten sie in die Gr<strong>und</strong>platte Löcher <strong>und</strong> schnitten Gewinde. Nun mussten die<br />

Klemmen-, wie auch die Bauteilebezeichnungen mit Beschriftungsschil<strong>der</strong>n versehen<br />

werden, damit diese bei einem eventuellem Austausch eindeutig zugeordnet werden<br />

können.<br />

Die Gr<strong>und</strong>platte konnte nun verdrahtet werden. Die Querschnitte ermittelten wir aus den<br />

VDE Richtlinien, somit haben wir uns für eine temperaturfeste Leitung mit einem<br />

Querschnitt von 35mm 2 , als Übergang von <strong>der</strong> Einspeisung zu den 50 Ampere Sicherungen<br />

entschieden. Die weiteren Kabelquerschnitte <strong>und</strong> Farben <strong>der</strong> Leitungen entnahmen wir<br />

unter an<strong>der</strong>em natürlich auch aus den Richtlinien von e-on. Die Verdrahtung des<br />

Schaltschrankes erledigten die beiden Auszubildenden nach <strong>der</strong> Vorlage unseres<br />

Schaltplanes. Bei dieser Tätigkeit kam es durchaus auch zu Fehlern seitens <strong>der</strong> beiden<br />

Auszubildenden, welche wir durch ständige Kontrollen frühzeitig entdecken <strong>und</strong> somit auch<br />

beseitigen lassen konnten.<br />

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Die fertig verdrahtete Gr<strong>und</strong>platte konnte nun auf Abstandsbolzen, in den Schaltschrank<br />

montiert werden.<br />

Für den Schaltschrank, die Schaltschranktür <strong>und</strong> die Gr<strong>und</strong>platte musste nun noch die<br />

Erdungen berücksichtigt werden. Dafür wurde von uns eine Klemme auf <strong>der</strong> PE-Schiene<br />

vorgesehen <strong>und</strong> diese dann mit den entsprechenden Erdungsschrauben verdrahtet.<br />

Ansichten des neuen Schaltschrankes.<br />

Abbildung 6: Ansicht des neuen Schaltschrankes 1. Fassung<br />

Seite 21


7.1 Schaltplan<br />

Den Schaltplan haben wir mit <strong>der</strong> Software „E-Plan“ erstellt. Die Bauteile haben wir in<br />

Verbindung mit dem alten Schaltplan <strong>und</strong> den aktuell verwendeten Bauteilen erstellt.<br />

Hierfür haben wir natürlich auch die Leistungen <strong>der</strong> einzelnen Geräte, sowie die<br />

Ansteuerungen, wie zum Beispiel Stern o<strong>der</strong> Sterndreieck, in Betracht gezogen. Auf den<br />

folgenden Bil<strong>der</strong>n ist unser erstellter Schaltplan zu sehen.<br />

Dieser Schaltplan hat folgendes vorgegebenes Aussehen, welches wir aus verschiedenen<br />

Schaltplänen aus dem e-on Kraftwerk entnommen haben. E-on verfolgt die Philosophie das<br />

hier alle Schaltpläne identisch im Aussehen sind, damit sich je<strong>der</strong> Mitarbeiter zu je<strong>der</strong> Zeit<br />

in alle Schaltpläne zügig einarbeiten kann. Die Software „E-Plan“ sollten wir laut e-on<br />

verwenden, da diese Software hier früher auch zum Einsatz gekommen ist <strong>und</strong> die<br />

Formatierungen <strong>der</strong> Schaltpläne sich nicht gr<strong>und</strong>legend geän<strong>der</strong>t haben. Heute jedoch<br />

wird im e-on Kraftwerk Wilhelmshaven die Software „AutoCAD“ genutzt. Die<br />

Formatierungen <strong>und</strong> das Aussehen aller Schaltpläne haben allerdings immer noch die alten<br />

Formatierungen. Die einzige Än<strong>der</strong>ung besteht in <strong>der</strong> Erstellung <strong>der</strong> Übersichtsliste <strong>und</strong> <strong>der</strong><br />

Artikelstückliste. Diese werden normalerweise automatisch von <strong>der</strong> Software „E-Plan“<br />

erstellt <strong>und</strong> dieses nach einer fest gegebenen Formatierung. Somit haben wir diese beiden<br />

Listen nach dem Vorbild aller Schaltpläne seitens e-on erstellt <strong>und</strong> diese beiden Listen per<br />

Bild in unseren Schaltplan eingefügt.<br />

Seite 22


8 Das SPS Programm<br />

Zur Steuerung <strong>der</strong> gesamten Klimaanlage wird ein SPS Programm mit ca. 400 Bausteinen<br />

verwendet. Selbstverständlich arbeitet auch e-on mit vielen universellen<br />

Steuerungsbausteinen beispielsweise zur Ansteuerung von Motoren (FB513). Im folgendem<br />

wird jedoch nur auf die Projekt relevanten Bausteine eingegangen.<br />

8.1 Programmanfor<strong>der</strong>ungen<br />

– beide Umwälzpumpen sollen nach e-on Standard aus <strong>der</strong> SPS gesteuert werden<br />

– die Visualisierung soll auf dem HMI im Klimaraum sowie auf den PC´s in <strong>der</strong><br />

Warte <strong>und</strong> im Strukturraum erfolgen<br />

– die Visualisierung ist in WinCC flexibel zu programmieren<br />

– beide Pumpen können über die Visualisierung manuell ein <strong>und</strong> aus geschaltet,<br />

sowie in den Automatikbetrieb versetzt werden<br />

– manuelles Umschalten muss zusätzlich bestätigt werden<br />

– eine <strong>der</strong> Pumpen soll im Automatikbetrieb immer eingeschaltet sein<br />

– ihr Zustand soll visuell dargestellt werden<br />

– beide Pumpen sollen sich im Automatikbetrieb in regelmäßigen Abständen<br />

abwechseln<br />

– im Störungsfall soll eine Meldung visuell angezeigt <strong>und</strong> die an<strong>der</strong>e Pumpe im<br />

Automatikbetrieb eingeschaltet werden<br />

– eine Freigabe <strong>der</strong> <strong>Kaltwassersätze</strong> wird nur erteilt, wenn eine Pumpe in Betrieb<br />

ist<br />

– Störungsmeldungen <strong>der</strong> <strong>Kaltwassersätze</strong> sollen visuell angezeigt werden<br />

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8.2 Pumpenbausteine – FB90 (Pumpe 1) <strong>und</strong> FB91 (Pumpe 2)<br />

Die Bausteine bei<strong>der</strong> Pumpen sind nahezu identisch. Lediglich die Ein- <strong>und</strong> Ausgänge sind<br />

angepasst <strong>und</strong> die Freigabebedingung wird im Netzwerk 8 des FB90 definiert.<br />

Im Netzwerk 1 wird mit Hilfe des bestehenden Bausteins FB515 „Zwei-Hand-Bedienung“<br />

eingestellt, ob die Pumpe manuell ein- o<strong>der</strong> ausgeschaltet o<strong>der</strong> im Automatik-Modus<br />

betrieben wird.<br />

Abbildung 7. FB90 Netzwerk1<br />

Seite 24


Die Voreinstellung kann am HMI o<strong>der</strong> an einem <strong>der</strong> beiden PC´s vorgenommen werden.<br />

01UV90D040 ist die interne Bezeichnung <strong>der</strong> ersten Pumpe, 01UV90D050 bezeichnet die<br />

Zweite. Die Einstellungen „HAND EIN, AUS“ <strong>und</strong> „AUTO“ müssen mit „OK“ bestätigt werden<br />

um Fehlbedienungen zu vermeiden.<br />

Abbildung 8: Voreinstellung <strong>der</strong> Pumpen<br />

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Im Netzwerk 2 wird die Automatikeinstellung <strong>und</strong> die Status <strong>und</strong> Fehlermeldungen <strong>der</strong><br />

an<strong>der</strong>en Pumpe abgefragt um den Merker „Auto_EIN“ zu definieren.<br />

Abbildung 9: Auto EIN<br />

Netzwerk 3 setzt den Merker „Auto_AUS“ sobald die an<strong>der</strong>e Pumpe eingeschaltet wurde<br />

Abbildung 10: Auto AUS<br />

Das Netzwerk 4 beinhaltet den Motorenbaustein FB513. Dieser ist ein weiterer e-on<br />

Baustein. Hier werden die Vorauswahlen, Merker „Auto EIN“ <strong>und</strong> „Auto AUS“, sowie die<br />

Rückmeldungen abgefragt. Die Ausgänge werden über weitere Merker in den Netzwerken<br />

5 <strong>und</strong> 6 gesetzt.<br />

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Abbildung 11: Motorenbaustein (verkürzte Darstellung)<br />

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Abbildung 12: Netzwerk 5<br />

Abbildung 13: Netzwerk 6<br />

Das Überwachungsnetzwerk 7 überprüft wie<strong>der</strong>um mit dem e-on Baustein FB519, ob die<br />

Pumpe innerhalb von fünf Sek<strong>und</strong>en nach dem Einschaltsignal auch eingeschaltet hat.<br />

Sollte dies nicht <strong>der</strong> Fall sein, so wird eine Fehlermeldung ausgegeben.<br />

Abbildung 14: Netzwerk 7<br />

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Die beiden folgenden Netzwerke dienen zum regelmäßigen Wechsel <strong>der</strong> beiden Pumpen,<br />

um die Betriebsst<strong>und</strong>en bei<strong>der</strong> Pumpen gleich zu halten. Zu diesem Zweck wird ein Zähler<br />

mit einem Timer angesteuert.<br />

Abbildung 15: Timer<br />

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Abbildung 16: Zähler<br />

Das letzte Netzwerk wird nur im FB90 verwendet. Es erteilt die Freigaben für die<br />

<strong>Kaltwassersätze</strong>, sobald eine <strong>der</strong> Pumpen eingeschaltet ist.<br />

Abbildung 17: Freigabe<br />

Seite 30


9 Variablendeklaration<br />

9.1 Liste <strong>der</strong> Variablen im FB90<br />

Abbildung 18: Variablenliste FB90<br />

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9.2 Die Variablenbausteine<br />

Variablenbausteine dienen zum Austausch <strong>der</strong> Eingaben <strong>und</strong> Zustände zwischen <strong>der</strong> SPS<br />

<strong>und</strong> <strong>der</strong> Visualisierungssoftware „WinCC flexible“. Diese Variablen werden in tabellarischer<br />

Form angelegt. Für die Steuerung sind drei Variablenbausteine deklariert worden.<br />

Der UDT613 wird in Verbindung mit dem DB618 genutzt, um die Eingaben <strong>und</strong> Zustände<br />

zu übertragen.<br />

Abbildung 19: UDT613<br />

Abbildung 20: DB618<br />

Seite 32


Im DB619 sind die Texte <strong>der</strong> Meldungen von den <strong>Kaltwassersätze</strong>n hinterlegt, wie sie beim<br />

jeweiligen Ereignis in „WinCC“ angezeigt werden.<br />

Abbildung 21: DB619<br />

Seite 33


9.3 Übersichtsliste aller Relevanten Variablen, Bausteine, Ein- <strong>und</strong> Ausgänge<br />

Symbol Adresse Datentyp Kommentar<br />

UV90 Meld FB92 FB92 UV90 Meldungen<br />

UV90 Meldungen DB619 DB619 UV90 Meldungen<br />

UV90 Pumpen UDT613 UDT613 UV90 Pumpen<br />

UV90 Pumpen DB DB618 DB618 UV90 Pumpen DB<br />

UV90D010 Betrieb E103.1 BOOL Kaltwassersatz 1 in Betrieb<br />

UV90D010 Freigabe A65.0 BOOL Freigabe Kaltwassersatz 1<br />

UV90D010 Störung Komp 1 E103.2 BOOL Kaltwassersatz 1 Störung Komp 1<br />

UV90D010 Störung Komp 2 E103.3 BOOL Kaltwassersatz 1 Störung Komp 2<br />

UV90D010 Störung Komp 3 E103.4 BOOL Kaltwassersatz 1 Störung Komp 3<br />

UV90D010 Störung Komm 4 E103.5 BOOL Kaltwassersatz 1 Störung Komp 4<br />

UV90D010_Sammelstörung E103.0 BOOL Kaltwassersatz 1 Sammelstörung<br />

UV90D020 Betrieb E104.1 BOOL Kaltwassersatz 2 in Betrieb<br />

UV90D020 Freigebe A65.1 BOOL Freigabe Kaltwassersatz 2<br />

UV90D020 Sammelstörung E104.0 BOOL Kaltwassersatz 2 Sammelstörung<br />

UV90D020 Stör Pumpe Ost E104.6 BOOL Kaltwassersatz 2 Störung Pumpe Ost<br />

UV90D020 Stör Pumpe West E104.7 BOOL Kaltwassersatz 2 Störung Pumpe West<br />

UV90D020 Störung Komp 1 E104.2 BOOL Kaltwassersatz 2 Störung Komp 1<br />

UV90D020 Störung Komp 2 E104.3 BOOL Kaltwassersatz 2 Störung Komp 2<br />

UV90D020 Störung Komp 3 E104.4 BOOL Kaltwassersatz 2 Störung Komp 3<br />

UV90D020 Störung Komp 4 E104.5 BOOL Kaltwassersatz 2 Störung Komp 4<br />

UV90D040 FB90 FB90 Pumpe 1 Kaltwassersatz<br />

UV90D040 Bef aus A65.3 BOOL Pumpe 1 ausschalten<br />

UV90D040 Bef ein A65.2 BOOL Pumpe 1 einschalten<br />

UV90D040 SAG E105.2 BOOL Pumpe 1 Störung<br />

UV90D040 Status aus E105.1 BOOL Status Pumpe 1 aus<br />

UV90D040 Status ein E105.0 BOOL Status Pumpe 1 ein<br />

UV90D040_timer T70 TIMER<br />

UV90D040_timer_Wechsel T72 TIMER<br />

UV90D040_Zähler_Wechsel Z1 COUNTER<br />

UV90D050 FB91 FB91 UV90D050<br />

UV90D050 Bef aus A65.5 BOOL Pumpe 2 ausschalten<br />

UV90D050 Bef ein A65.4 BOOL Pumpe 2 einschalten<br />

UV90D050 SAG E105.5 BOOL Pumpe 2 Störung<br />

UV90D050 Status aus E105.4 BOOL Status Pumpe 2 aus<br />

UV90D050 Status ein E105.3 BOOL Status Pumpe 2 ein<br />

UV90D050_timer T71 TIMER<br />

UV90D050_timer_Wechsel T73 TIMER<br />

UV90D050_Zähler_Wechsel Z2 COUNTER<br />

UV90T001 PEW 1122 INT<br />

UV90T002 PEW 1124 INT<br />

UV90T003 PEW 1126 INT<br />

UV90T004 PEW 1128 INT<br />

Abbildung 22: Globale Variablen<br />

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9.4 Profibus<br />

Um alle Ein- <strong>und</strong> Ausgänge verarbeiten zu können, wurde die Installation eines neuen<br />

ET200 Rack´s erfor<strong>der</strong>lich. Dies wurde fortlaufend nummeriert,mit <strong>der</strong> Profibus Adresse 13<br />

eingeb<strong>und</strong>en. Es handelt sich um eine ET200 mit 2 Digitalen Eingangskarten.<br />

Abbildung 23: Profibus (Auszug)<br />

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10 Visualisierte Hauptansicht<br />

Der Zustand <strong>der</strong> <strong>Kaltwassersätze</strong> <strong>und</strong> Pumpen kann über das HMI <strong>und</strong> die PC´s beobachtet<br />

<strong>und</strong> geän<strong>der</strong>t werden. Hierfür wurden weitere visualisierte Bil<strong>der</strong> erstellt. Im folgendem<br />

Bild ist die Übersicht am PC zusehen.<br />

Abbildung 24: Graphische Übersicht <strong>Kaltwassersätze</strong> <strong>und</strong> Umwälzpumpen<br />

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11 Anhang<br />

11.1 Schaltplan<br />

Schaltplan Deckblatt.............................................................................................. 38<br />

Inhaltsverzeichnis................................................................................................... 39<br />

Übersichtsliste........................................................................................................ 40<br />

Stückliste................................................................................................................ 41<br />

Schematische Darstellung...................................................................................... 42<br />

Schaltschrankaufbau.............................................................................................. 43<br />

DK12 400V................................(Laststromkreis).................................................... 44<br />

DK13 400V................................(Laststromkreis).................................................... 45<br />

DK12 Einschub UV90D040.......(Steuerung Pumpe 1)............................................ 46<br />

DK13 Einschub UV90D050.......(Steuerung Pumpe 2)............................................ 47<br />

GT12 UV90D010 Meldungen...(Kaltwassersatz 1)................................................. 48<br />

GT12 UV90D020 Meldungen...(Kaltwassersatz 2)................................................. 49<br />

GT12 UV90D010 Freigabe........(Kaltwassersatz 1)................................................. 50<br />

GT12 UV90D020 Freigabe........(Kaltwassersatz 2)................................................. 52<br />

GT12 Ausschalter................................................................................................... 53<br />

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12 Inhalt <strong>der</strong> CD<br />

Die im Anhang befindliche CompactDisc enthält die folgenden Datensätze:<br />

- Ausarbeitung (PDF-Format)<br />

- eingesetzte Bil<strong>der</strong><br />

- SPS Programm<br />

- Eingesetzte Bausteine (PDF-Format)<br />

- Schaltplan (DWG Format)<br />

13 Quellen<br />

Richtlinien <strong>der</strong> Fa. e-on<br />

www.eon.com für das Firmenportrait<br />

www.gischel.net für die Schaltplan Erstellung<br />

www.eplan.de für die Schaltplan Erstellung<br />

www.bbs2.fh-wilhelmshaven.de für das Layout<br />

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14 Abbildungsverzeichnis<br />

Abbildung 1: Kraftwerk Wilhelmshaven.............................................................. 7<br />

Abbildung 2: Zeitliche Abläufe............................................................................ 10<br />

Abbildung 3: Ansicht <strong>der</strong> alten Kästen................................................................ 16<br />

Abbildung 4: Innenansicht <strong>der</strong> alten Kästen....................................................... 16<br />

Abbildung 5: Ansicht des Hauptsteuerkastens................................................... 16<br />

Abbildung 6: Ansicht des neuen Schaltschranks ................................................ 21<br />

Abbildung 7: FB90 Netzwerk1............................................................................. 24<br />

Abbildung 8: Voreinstellung <strong>der</strong> Pumpen........................................................... 25<br />

Abbildung 9: Auto Ein......................................................................................... 26<br />

Abbildung 10: .Auto Aus..................................................................................... 26<br />

Abbildung 11: Motorenbaustein......................................................................... 27<br />

Abbildung 12: Netzwerk 5................................................................................... 28<br />

Abbildung 13: Netzwerk 6................................................................................... 28<br />

Abbildung 14: Netzwerk 7................................................................................... 28<br />

Abbildung 15: Timer............................................................................................ 29<br />

Abbildung 16: Zähler........................................................................................... 30<br />

Abbildung 17: Freigabe....................................................................................... 30<br />

Abbildung 18: Variablenliste FB90....................................................................... 31<br />

Abbildung 19: UDT613......................................................................................... 32<br />

Abbildung 20: DB618........................................................................................... 32<br />

Abbildung 21: DB619........................................................................................... 33<br />

Abbildung 22: Globale Variablen......................................................................... 34<br />

Abbildung 23: Profibus........................................................................................ 35<br />

Abbildung 24: Grafische Übersicht <strong>Kaltwassersätze</strong> <strong>und</strong> Umwälzpumpen......... 36<br />

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