Bild 01: Der Wassertank ist mit drei Sensoren ausgestattet und über die Akytec-Cloud mit der Steuerungseinheit auf Basis des PR103 verbunden. (Quelle: Akytec)
Wasserstands-Managementsysteme umfassen in der Regel mehrere Sensoren, Steuerungsalgorithmen, Alarmbehandlung sowie die Kommunikation mit übergeordneten Überwachungssystemen. Diese Aufgaben werden häufig mithilfe zentraler SPS-Plattformen umgesetzt, die für die anlagenweite Steuerung ausgelegt sind. Bei verteilten Anwendungen wie einzelnen Tanksystemen kann jedoch ein dezentraler Steuerungsansatz die Gesamtsystemarchitektur vereinfachen. Durch die Platzierung der Steuerungslogik direkt auf Feldebene können kompakte Steuerungen lokale Messungen, Regelungen und Ventilsteuerungen übernehmen und bei Bedarf mit übergeordneten Überwachungssystemen verbunden bleiben.
Sensoren am Ein- und Auslass
Die Aufrechterhaltung eines stabilen Wasserstands in Speichertanks bei gleichzeitiger Anpassung an schwankende Anforderungen erfordert zuverlässige Messungen, präzise Steuerung und Fernzugriff auf Betriebsdaten. Ein Kunde suchte hierfür nach einer kompakten und effizienten Automatisierungslösung. Diese Aufgabe wurden mit einem maßgeschneiderten Steuerungssystem gelöst, das auf dem Relais PR103 von Akytec [1] basiert. Der Ein- und Auslass des Wassertanks wurden jeweils mit einem Akytec-Druckmessumformer PD100 ausgestattet (Bild 1). Die Geräte messen Absolut-, Manometer- oder relativen Druck mit einer Genauigkeit von bis zu ±0,5 %. Sie sind für industrielle Anwendungen geeignet und arbeiten in einem Temperaturbereich von −20 °C bis 85 °C. Zusätzlich ist der Tank mit einem Wasserstandssensor ausgestattet.
Alle Sensorsignale werden von einer digitalen Steuereinheit verarbeitet, wobei das Relais als zentrale Steuerung fungiert (Bild 2). Dieses führt die Steuerungslogik für das Tanksystem aus und stellt die erforderlichen Mittel für die Signalverarbeitung sowie Ausgabesteuerung bereit. Es wurde speziell für kompakte Automatisierungsaufgaben wie Tanksysteme, Belüftungs- und Heizungsanwendungen entwickelt.
Kommunikationsschnittstellen und E/A-Konfiguration
Das Relais ist mit einer integrierten Ethernet-Schnittstelle ausgestattet, über die es an dezentrale Automatisierungssysteme und übergeordnete Überwachungslösungen angeschlossen werden kann. Die Ethernet-Schnittstelle ermöglicht je nach Systemkonfiguration auch die Integration in die Akytec-Cloud für die Fernvisualisierung und den Zugriff auf Prozessdaten (Bild 3).
Für die Signalerfassung und -steuerung bietet das Relais zehn digitale Eingänge, darunter vier schnelle Eingänge mit Frequenzen von bis zu 100 kHz für die Verarbeitung von Impuls- oder Encodersignalen. Darüber hinaus gibt es sechs universelle Analogeingänge, die 4...20-mA- und 0...10-V-Signale unterstützen, sowie bis zu zehn Digitalausgänge. Je nach Version stehen bis zu zwei Analogausgänge zur Verfügung.
Für die Kommunikation mit Feldgeräten und übergeordneten Systemen können zwei RS-485-Schnittstellen genutzt werden. Der Controller kann mit über den internen Bus angeschlossenen PRM-I/O-Modulen erweitert werden, sodass die Anzahl der Ein- und Ausgänge an die Anwendung angepasst werden kann. Steuerungsalgorithmen werden mit Funktionsblockdiagrammen (FBD) unter Unterstützung von strukturiertem Text (ST) in der kostenlosen Programmierumgebung Akytec ALP erstellt. Die Konfiguration und Programmübertragung erfolgt über Micro-USB, Ethernet oder RS-485.