Parallele Anbindung zweier Leitsysteme für die Trinkwasserversorgung Mittelfrankens

Kurzbeschreibung

Für die N-ERGIE AG entwickelte Artschwager + Kohl eine hochverfügbare Kommunikationslösung zur Modernisierung der Trinkwasserversorgung in Mittelfranken.

Ziel des Projekts war die schrittweise Integration eines neuen Leitsystems in die bestehende Infrastruktur, ohne die Betriebssicherheit der Wasserversorgung zu beeinträchtigen. Hierfür wurde ein spezielles IEC 60870 Gateway entwickelt, das den parallelen Betrieb zweier unabhängiger Leitsysteme auf denselben Steuerungen ermöglicht.

Ausgangssituation

Die N-ERGIE AG betreibt zahlreiche Anlagen der Trinkwasserversorgung in Mittelfranken. Dazu gehören Wasseraufbereitungsanlagen, Druckerhöhungsstationen sowie Mess- und Überwachungseinrichtungen, die eine zuverlässige Versorgung der Region mit Trinkwasser sicherstellen.

Im Rahmen einer Modernisierung der Leittechnik sollte ein neues Leitsystem schrittweise in die bestehende Infrastruktur integriert werden. Gleichzeitig musste das vorhandene Leitsystem während der gesamten Migrationsphase uneingeschränkt verfügbar bleiben.

Herausforderung

Die besondere Herausforderung bestand darin, zwei unabhängige Leitsysteme gleichzeitig an dieselben Steuerungen anzubinden.

Sowohl das bestehende als auch das neue Leitsystem mussten parallel auf identische Prozessdaten zugreifen können, ohne gegenseitige Beeinflussung oder Einschränkungen im laufenden Betrieb.

Darüber hinaus musste eine hochverfügbare Kommunikationslösung geschaffen werden, die den hohen Anforderungen einer kritischen Infrastruktur gerecht wird und auch bei Ausfällen einzelner Komponenten eine sichere Datenübertragung gewährleistet.

Zielsetzung

Ziel des Projekts war die sichere und schrittweise Migration auf ein neues Leitsystem bei gleichzeitigem Erhalt der bestehenden Infrastruktur.

Dabei sollten:

• bestehende Steuerungen weiter genutzt werden
• zwei Leitsysteme parallel betrieben werden können
• die Modernisierung ohne Anlagenstillstand erfolgen
• Kommunikationsausfälle vermieden werden
• maximale Betriebssicherheit gewährleistet werden

Lösungsansatz

Artschwager + Kohl entwickelte für die N-ERGIE AG ein speziell auf diese Anforderungen zugeschnittenes IEC 60870 Gateway.

Die Lösung ermöglicht die gleichzeitige Kommunikation zwischen bestehenden Steuerungen und zwei unabhängigen Leitsystemen. Dadurch konnten bestehendes und neues Leitsystem parallel betrieben werden.

Dieses Vorgehen ermöglichte eine kontrollierte Leitsystemmigration ohne risikobehafteten Systemwechsel zu einem festen Stichtag und schuf die Voraussetzung für umfangreiche Tests unter realen Betriebsbedingungen.

Umsetzung

Das IEC 60870 Gateway wurde als hochverfügbare Kommunikationslösung auf industriellen Hutschienen-PCs realisiert.

Die Systeme werden redundant installiert und ermöglichen dadurch einen unterbrechungsfreien Betrieb auch bei Ausfall einzelner Hardwarekomponenten. Fällt ein Gateway-System aus, übernimmt das zweite System automatisch die Kommunikation zwischen Steuerungen und Leitsystemen.

Zusätzlich verfügt die Lösung über intelligente Zwischenspeichermechanismen für Prozessdaten. Sollten Kommunikationsverbindungen zeitweise nicht verfügbar sein, werden relevante Wertänderungen lokal gespeichert und nach Wiederherstellung der Verbindung automatisch übertragen.

Ergänzend wurde eine Archivierungsfunktion integriert, mit der ausgewählte Prozessdaten gespeichert und für Analyse- und Dokumentationszwecke exportiert werden können.

Die Integration erfolgte schrittweise innerhalb der bestehenden Infrastruktur und konnte ohne Beeinträchtigung der laufenden Trinkwasserversorgung umgesetzt werden.

Ergebnis

Mit der neuen Kommunikationslösung wurde die Grundlage für die sichere Modernisierung der Leittechnik innerhalb der Trinkwasserversorgung Mittelfrankens geschaffen.

Die Lösung ermöglicht den parallelen Betrieb zweier Leitsysteme auf denselben Steuerungen und reduziert damit die Risiken einer Leitsystemmigration erheblich.

Durch die redundante Architektur und die intelligente Verarbeitung von Prozessdaten entstand eine hochverfügbare Kommunikationsplattform für den zuverlässigen Betrieb der Versorgungsinfrastruktur.

Mehrwert für den Kunden

• Sichere Leitsystemmigration im laufenden Betrieb
• Paralleler Betrieb zweier Leitsysteme
• Weiterverwendung bestehender Steuerungen
• Hohe Verfügbarkeit durch redundante Systemarchitektur
• Automatische Übernahme bei Hardwareausfall
• Reduzierung von Migrationsrisiken
• Sichere Übertragung und Speicherung von Prozessdaten
• Flexible Integration in bestehende Infrastrukturen
• Zukunftssichere Modernisierung der Leittechnik