Service Planung Automatisierung für die Wasserwirtschaft GmbH Hauptstraße 75 67125 Dannstadt-Schauernheim Telefon 06231 942172 www.spa-gmbh.de 1 SPA-GmbH Das Prozeßleitsystem OPAL steht für Online-Prozeß-Analyse . Es ist modular aufgebaut und besteht aus folgenden einzelnen Komponenten : Prozeßvisualisierung OPAL-VISU Archivdatenauswertung OPAL-DAT Betriebstagebuch OPAL-Journal Zentralparametrierung OPAL-DokuP In die Entwicklung des Leitsystems und deren Komponenten sind unsere langjährigen Erfahrungen in der Wasser und Abwasserwirtschaft eingeflossen. Es deckt alle Bedürfnisse zur Überwachung und Steuerung von Anlagen ab . Die gewonnenen Daten können ohne großen Aufwand analysiert und dokumentiert werden. Diverse Werkzeuge unterstützen die tägliche Arbeit mit den Daten erheblich. Die Intention des Programms ist die Bilanzierung von Verbrauchsdaten , die präventive Interpretation , die Optimierung von Prozessabläufen sowie das schnelle diagnostizieren von Anomalitäten . Es wurden bei der Entwicklung folgende Leitlinien zugrunde gelegt : Zentrale und einfache Parametrierung des Gesamtsystems . Vorteil: kostengünstige und übersichtliche Erstellung des PLS. Jeder Prozeßpunkt wird ausschließlich an einer einzigen zentralen Stelle parametriert. Doppelte Prozeßpunkte oder gleiche Prozeßpunkte mit unterschiedlicher Wertigkeit sind ausgeschlossen. Einfache und intuitive Benutzeroberfläche der Visualisierung. Vorteil: Geringe „Schwellenangst“ , schnelle und sichere Bedienung , schnelles Erkennen von Havarien. Einfache Auswertung der gewonnenen Archivdaten. 2 SPA-GmbH Vorteil : Darstellung der alphanumerischen Daten in Standardtabellen. Intuitive und einfache Navigation durch die Daten. Unkomliziertes Erstellen von grafischen Darstellungen der Daten. Optimierung der Verfahrenstechnik durch sinnvolle Verknüpfung verschiedener Daten. OPAL-VISU OPAL-VISU ist ein modernes, leistungsfähiges und objektorientiertes Visualisierungssystem, und ist für die Überwachung und Steuerung komplexer Anlagen optimal einsetzbar. Es zeichnet sich aus durch : Objektorientierte Projektierung Leistungsfähige Datenverwaltung Übersichtliche Störungsbearbeitung Umfangreiche Protokollierfunktionen Einfache Vernetzung Einfache und schnelle Parametrierung Der im Projektierungswerkzeug integrierte komfortable Symboleditor bietet die moderne Plattform für eine einfache und schnelle Prozessbilderstellung. Übersichtliche Formulare für die Dynamisierung sorgen in Verbindung mit dem leistungsfähigen OPAL-VISU Assistenten, den Bibliotheken und dem Online-Manual dafür, dass sowohl der Einsteiger als auch der Profi ein Minimum an Zeit für die Projektierung benötigen. Bibliotheken ermöglichen den Einsatz und die Wiederverwendbarkeit von Standardelementen. Alle Prozessvariablen werden in Verbindung mit dem Parametrierungswerkzeug OPAL-DokuP zentral erzeugt. Übersichtliche Störungsverarbeitung Sowohl die Alarmliste als auch das Alarmprotokoll verschaffen mit den vielfältigen Filterfunktionen und dem umfangreichen Gruppenkonzept den klaren Überblick. Natürlich können die wichtigen Störungsereignisse auf der Festplatte archiviert und jederzeit angezeigt werden. Die Alarmkonfiguration wird ebenfalls aus der zentralen Prozesspunktparametrierung OPAL-DokuP abgeleitet. Leistungsfähige Datenverwaltung mit Standard-Schnittstellen Eine integrierte Rezepturverwaltung organisiert beliebig viele Rezepturen bzw. Datensätze über Datenbanken. Da alle Daten bei OPAL-VISU im dBase-Format abgelegt werden, können sie auch extern vor- bzw. weiterverarbeitet werden. 3 SPA-GmbH Durch die integrierte ODBC und SQL-Schnittstelle können Zugriffe zu allen gängigen Datenbanksystemen aufgebaut werden. Moderne Art der Prozeßbilddarstellung Die Fenstertechnik eröffnet eine Vielzahl von Möglichkeiten für die Gestaltung Ihrer Visualisierungsapplikation. Egal ob ein kleines "Kindfenster" oder mehr als eine Bildschirmseite benötigt werden: OPAL-VISU bietet dafür immer die passende Lösung. Neben den typischen Darstellungselementen wie Symbolen, Zahlenfeldern und Balkenanzeigen, runden Diagramme und die Einbindung von Pixelgrafiken die Mensch-Maschinen-Schnittstelle harmonisch ab. Umfangreiche Protokollierfunktionen Mit dem Datenlogger von OPAL-VISU werden lückenlos alle wichtigen Prozessdaten aufgezeichnet und in die interne Datenbank eingetragen. Die OLE -Schnittstelle bietet darüber hinaus die einfache Einbindung von Standardwerkzeugen wie Word bzw. Access. Stehen die Daten Online zur Verfügung z.B. durch Anbindung an örtliche SPS-Steuerungen , werden alle Analogwerte in Form von Trends mit unterschiedlicher Auflösungen abgelegt , wobei die kleinste Auflösung in Sekunden ermöglicht wird. Darüber hinaus werden alle Zählwerte mit einem Logger als Viertelstundensummen erzeugt und in Form von dBase-Dateien auf Festplatte gespeichert. Diese stehen dann dem Archivdatenauswerteprogramm OPAL-DAT zur Verfügung. Aus den Ereignismeldungen werden ebenfalls in OPAL-DAT Histogramme erzeugt Die Betriebslaufzeiten werden grafisch dargestellt , verdichtet und Tageslaufzeiten etc. gebildet. Werden die Daten über eine Fernwirkzentrale SPA-500 bzw. SPA 2000 zur Verfügung gestellt , so können diese sowohl Online als auch Offline (als Daten von Wählstationen ) erfasst worden sein . Ein entsprechender Treiber sorgt dafür , dass alle Daten zeitrichtig in die dBase-Archive eingetragen werden. 4 SPA-GmbH Beispielscreenshots 5 SPA-GmbH 6 SPA-GmbH OPAL-DAT OPAL-DAT 2.0 besteht aus mehreren Komponenten die in Abhängigkeit der Netzwerkadresse bzw. des Rechnernamens und sogenannten Ports ( Softwareadressen ) verknüpft und gestartet werden. Diese als Active-XKomponenten eingerichteten Einzelkomponenten werden von einem Kern (Opal-Server-Administrator + OpalMonitor) aufgerufen und verwaltet. Der Opal-Kommunikations-Server ( auch Signaler genannt ) sichert die Kommunikation der einzelnen Komponenten innerhalb des Netzwerkes. Durch diese Struktur können die verschiedenen Aufgaben über das Netzwerk verteilt werden. Opal-Kommunikations-Server Der Opal-Kommunikations-Server, im folgenden OKS genannt, wird bei der Installation als NT-Dienst eingerichtet und wird immer automatisch mit dem Betriebssystem, unabhängig von der Anmeldung, gestartet. Der OKS überwacht die Lizenzdaten und ist verantwortlich für die Kommunikation der einzelnen Komponenten innerhalb des Netzwerkes. Zum Betrieb von OPAL-DAT 2.0 muss der OKS gestartet sein. Opal-Monitor Der Opal-Monitor wird bei der Installation in die Autostartgruppe eingerichtet und beim Rechnerstart automatisch geladen. Server Verwaltung Die Server Verwaltung wird über den entsprechenden Button im Opal-Monitor gestartet bzw. bei dem Rechner der als Importrechner ( Server ) laufen soll über die Autostartgruppe beim Rechnerstart automatisch geladen. Der Import der Mengenwert- und Ereignisarchiven sowie die Verdichtung und Berechnung der abhängigen Daten wird von dem integrierten Importserver verrichtet. Die wiederkehrenden und die abhängigen Aufgaben werden automatisch angestoßen und abgewickelt. Manuelle Vorgänge können über die Benutzeroberfläche eingetragen werden. 7 SPA-GmbH Benutzeroberfläche Die Benutzeroberfläche wird über den entsprechenden Button im Opal-Monitor gestartet und dient als Oberfläche zum Anzeigen und Auswerten der Archivdaten. In Abhängigkeit der erstellten Lizenz können mehre Clients innerhalb eines Netzwerks gleichzeitig genutzt werden Als Datenbasis dient eine MySQL-Datenbank. MySQL ist ein Datenbank-Management-System, das als Open Source Software bezogen werden kann, plattformunabhängig und universell einsetzbar ist. MySQL wird seit 1996 im Internet und in vielen tausend Unternehmen genutzt. Es ist vergleichsweise schnell und zuverlässig. Die Daten können mit dem internen SQL-Befehlssatz verwaltet werden. Es ist Multi-User- und MultiTasking-fähig, bewältigt auch große Datenmengen schnell und läuft sehr stabil. Es kann auf großen Netzwerken, aber auch auf einem einzelnen PC betrieben werden. MySQL besteht - wie andere Datenbanksysteme auch - aus Datenbanken, die Tabellen und Hilfsdaten enthalten. Daneben gibt es Werkzeuge zum Bearbeiten der Daten. Dazu gehören der MySQL-Monitor und phpMyAdmin. MySQL verfügt außerdem über einen Befehlssatz, der dem der Standard-Datenbank-Abfragesprache SQL sehr ähnlich ist. MySQL kann zudem als Open-Source-Distribution aus dem Internet bezogen und entsprechend genutzt werden. . Leistungsmerkmale Die Archivdatenverarbeitung OPAL – DAT verarbeitet Meßwerte, Zählwerte, Betriebsstunden und Ereignisse die über Fernwirkunterstationen oder Automatisierungsgeräte erfasst werden und in Datenbanken abgelegt sind. Die Daten können in grafischer und tabellarischer Form dargestellt und ausgedruckt werden. Über umfassende Protokollierungsfunktionen können in festen Strukturen oder kundenspezifische Tages-, Wochen-, Monats- und Jahresprotokolle erstellt und ausgedruckt werden. Weiterhin ermöglichen speziell für die Wasserwirtschaft zugeschnittenen Funktionen die Überwachung Ihres Netzes hinsichtlich Rohrbruch und Leckagen. Über eine manuelle Datenbank ist es möglich, nicht automatisch erfasste Meßwerte usw. von Hand einzutragen und in die umfangreichen Auswertungen und Protokollierungsfunktionen zu berücksichtigen. Die Archivdatenverarbeitung OPAL – DAT 2.0 ermöglicht dem Anwender eine komfortable Weiterverarbeitung und Auswertung der erfassten Daten hinsichtlich einer wirtschaftlichen Betriebsführung. Die Auswertung der Prozessdaten ermöglicht: ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ Netzüberwachung Rohrbruchüberwachung Leckagenüberwachung Netzanalyse Durchflusskurven, Versorgungsprofile Erkennen von Minima und Maxima Druckverlaufskurve Betriebsführung Tages,- Wochen- und Monatsprotokolle Senkung des Energiebedarfs durch Auswertung Pumpenlaufzeiten und Verbrauch eine gesicherte Datenbasis für Planung und Vorhersage der Bedarfsentwicklung Durch die moderne Betriebsführung mit der Archivdatenverarbeitung OPAL – DAT 2.0 ergeben sich folgende mögliche Einsparpotentiale: ♦ ♦ ♦ ♦ 8 Kostensenkung durch Einsparung von Trinkwasser, optimales Ausnutzen der Fördermittel Früherkennung von Leckagen, Vermeidung von lang laufende Wasserverluste durch zu spätes Erkennen und ungenaue Buchführung Überlagerungen von Durchflüssen z.B. Zu - und Abläufe, Pumpenleitungen, zur Berechnung von echten Verlusten in den einzelnen Versorgungsgebieten frühzeitige Alarmierung bei Rohrbrüchen ( nur bei Online- Verbindungen ) SPA-GmbH ♦ ♦ ♦ lückenlose Protokollierung und Ganglinienauswertung von Verbrauchs - und Fördermengen, Wasserpegeln in Brunnen und Hochbehältern, aufwendiges Abschreiben und Errechnen der Verlust-, Monats- und Jahresbilanzen aus Betriebstagebüchern entfällt Schäden an Gebäuden und Technik durch fehlende oder lückenhafte Betriebsstundenzählungen ( Wartung ) und Störmeldeübertragung, Vermeidung von Folgekosten durch Rohrbrüche, z. B. Leerlaufen von Hochbehältern, Straßenschäden Die Archivdatenverarbeitung OPAL – DAT ist modular aufgebaut, d.h. das Programm besteht aus mehreren Module und kann jederzeit nachgerüstet werden. Folgende Programmmodule sind verfügbar bzw. vorgesehen: OPAL– DAT 2.0 Basis - Modul Verarbeitung von bis zu 512 Mengenwerten in Form von Tabellen und Grafiken und Protokollen Grafische Auswertung: ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ Tages-, Monats- und Jahresdiagramm Tagesweise grafische Darstellung der Betriebsstunden Darstellung von 6 Kurven bis zu 2 Ordinaten je Bild bei freier Skalierung mit physikalischen Einheiten und Prozentangaben und Wahl der Farben Darstellung von Balkendiagramme oder Verlaufskurven Autoskalierungsfunktion Darstellung eines verschiebbaren Lineals, das die Werte in den Schnittpunkten als Zahlen und Zeitwert anzeigt. Möglichkeit stunden-, tage-, monats - und jahresweise zu blättern innerhalb einer Grafik Möglichkeit von der Jahresgrafik über die Monatsgrafik bis in die Tagesgrafik zu Zoomen und dann je nach Zoomtiefe stunden-, tage-, monats - und jahresweise zu blättern. Ausdruck der Grafik in eine Datei oder auf dem Drucker Tabellarische Auswertung: ♦ Komfortable Anzeige aller Werte in tabellarischer Form Protokollierung: ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ Übersichtprotokolle in fester Form, Aufruf durch Bediener oder zyklisch Viertelstundenwertprotokoll zeigt nach Auswahl des darzustellenden Tages alle Werte im Viertelstundenraster Stundenwertprotokoll zeigt nach Auswahl des darzustellenden Tages alle Werte im Stundenraster Summenwertprotokoll zeigt nach Auswahl des darzustellenden Tages die Tagessumme, Maximum, Minimum und Mittelwert mit Angabe der Uhrzeit Monatsprotokoll zeigt nach Auswahl des darzustellenden Monats die Monatssumme, Maximum, Minimum und Mittelwert mit Angabe der Uhrzeit und Datum. Jahresprotokoll zeigt nach Auswahl des darzustellenden Jahres die Jahressumme, Maximum, Minimum und Mittelwert mit Angabe der Uhrzeit und Datum. Wartungsprotokoll mit Auflistung der Betriebsstunden, Schaltspiele, letztes Wartungsdatum und dem aktuellen Wert einschließlich Überwachung auf Grenzwerte ( Voralarm, Alarm, Überschreitung ) Erstellung von kundenspezifischen Berichten bzw. individuellen Betriebstagebuchs nach Vorgaben des Kunden oder beispielsweise nach Hirthammer, ATV ... werden separat in Absprachen mit dem Kunden erstellt ( OPAL-Journal ) Handeingaben: Anlegen einer Datenbank, die es ermöglicht nicht automatisch erfasste Daten wie Zählwerte, Meßwerte, Laborwerte usw. von Hand einzugeben und weiterzuverarbeiten. Diese Datenbank ermöglicht die tägliche Eingabe von max. 9 SPA-GmbH 512 Werten mit der Möglichkeit je Wert eine Tagesumme, ein Tagesminima, eine Tagesmaxima und ein Tagesmittelwert einzutragen. Auch hier können die umfangreichen grafischen und tabellarischen Auswertungen, Protokollierung und Archivierung genutzt werden. Berechente Werte: Ebenfalls können sogenannte Berechnete Werte angelegt werden. Grundsätzlich können alle vorhandenen Mengenwerte miteinander über die Grundrechenarten ( Operator ) verknüpft werden. Weiterhin kann jeder Mengenwert mittels einem Operator und einer Konstante verrechnet werden. Archivierung: Die Daten werden in einer MySQL-Datenbank auf der Festplatte archiviert und müssen in Abhängigkeit von der Festplattenkapazität ausgelagert werden. Das Programm überwacht die Festplattenkapazität und ermittelt die noch zur Verfügung stehende Speichertiefe. Über ein Menü kann der Anwender die Auslagerung der Daten auf ein externes Medium seiner Wahl vornehmen. Weiter können alle Übersichtsichtprotokolle in Excelformat exportiert werden. Ereignisdatenbank ( Meldebuch ): Die Ereignisdatenbank speichert alle Ereignisse wie Alarme, Meldungen, Störungen und Eingaben. Dadurch können mit Hilfe von umfangreichen Suchkriterien eine Analyse der aufgetretenen Ereignisse gefiltert nach Zeit, Meldungstypen- und Arten, Text, Linie, Unterstation, Gruppe und Kanal vorgenommen werden. Alle Analyseergebnisse können auf den Drucker ausgegeben werden. Weiterhin kann beim Auftreten eines Alarms die Störmeldung als SMS - Text auf das fest zugeteilte Handy weitergeleitet werden, so dass der Bereitschaftshabende die Meldung in Klartext sieht und entsprechende Schritte einleiten kann. Bedienung: Die Bedienoberfläche entspricht dem Stand des heutigen üblichen Windowsstandard. Die Archivdatenauswertung OPAL kann wahlweise nach Aufruf durch den Anwender Funktionen wie beispielsweise Ausdruck von Protokollen und Grafiken oder Rohrbruchüberwachung durchführen oder zu einem festen Zeitpunkt automatisch vornehmen. OPAL– DAT 2.0 Statistik-Modul Aufbauend auf das OPAL– DAT 2.0 Basis - Modul beinhaltet das Statistik-Modul nachfolgend Funktionen: Rohrbruchüberwachung: Diese Funktion ermöglicht die Überwachung des Rohrnetzes auf Rohrbruch. Die Funktion Rohrbruchüberwachung kann entweder durch Anwender aktiviert und ausgewertet werden oder die Rohrbruchüberwachung wird Online durchgeführt und überwacht die Verletzung des vorgegebenen Toleranzbandes automatisch. Der Anwender kann Sollkurven entsprechend den zur Verfügung stehenden max. 7 Tagestypen ( Wochentage ) vorgeben und ein Toleranzband definieren. Zur Vereinfachung bei der Erstellung der Sollkurven, steht eine Funktion zur Berechnung der aktuellen Sollkurve anhand der aktuellen Meßwerte zur Verfügung. Diese Funktion ermittelt über den ausgewählten Zeitraum die ( z.B. die letzten 14 Montage ) für jeden Tag typischen Sollkurve. Diese Kurve wird als Sollkurve übernommen und kann manuell nachbearbeitet werden. Voraussetzung dafür ist eine ausreichende Datenbasis. Die Sollkurve wird automatisch beim Tageswechsel neu berechnet und aktualisiert. Bei der Online - Überprüfung werden die Ist - Viertelstundenwerte entsprechend dem Tagestyp Viertelstundenweise mit der Sollkurve verglichen und Abweichungen, die außerhalb des Toleranzbandes liegen, registriert. Insbesondere bei Überschreitungen des oberen Toleranzbandes über länger als eine Stunde wird ein entsprechender Alarm in Form einer Meldung in die Ereignisdatenbank eingetragen und dort entsprechend der Voreinstellung weiterverarbeite ( z.B. Störmeldeweiterleitung SMS ). Die Online - Überprüfung auf Rohrbruch ist nur dann möglich, wenn die Daten online vorliegen, d.h. wenn beispielsweise die Daten über Kabel oder einer Standleitung übertragen werden. 10 SPA-GmbH Die Ergebnisse der Überwachung (Sollkurve/Toleranzbänder/Istkurve) sind grafisch darstellbar. Rohrbruch Reparatur Lecküberwachung: Sinn der Leckageüberwachung ist es „undichte Stellen“ im Rohrnetz zu erkennen und kontinuierliche Verluste zu reduzieren. Dazu werden aus historischen Daten über einen frei wählbaren Zeitraum aus den kleinsten gemessenen Viertelstundenminimalwerte des Tages der durchschnittliche, kleinste Tagesminimalwert gebildet. Wenn man von einem üblichen Rohrnetz in Wohngebieten ausgeht beschreibt diese Zahl den Zustand des Rohrnetzes mit seinen Undichtigkeiten und kleinen Lecks. Vergleich man nun die aktuellen Tagesminima mit dem für diese Messstelle typischen Tagesminimalmittelwert, so sollte sich dieser um diesen Wert herum bewegen. Zeigt er über mehrere Tage hinweg eine steigende Tendenz, so kann dies auf eine Leckage hin deuten. Eine Ursache dafür kann z.B. eine kontinuierliche Vergrößerung eines kleinen Lecks sein. Durch die Möglichkeit der Grafischen Darstellung können Sie die aktuellen Tagesminimalwerte dem errechneten Tagesminimaldurchschnittswert gegenüberstellen um dann manuell Ihr Netz auf etwaige Leckagen hin zu überwachen. Eine automatische Überwachung von Messstellen auf Leckagen ist zurzeit nicht vorgesehen. OPAL– DAT 2.0 SMS-Modul Aufbauend auf das OPAL– DAT 2.0 Basis - Modul beinhaltet das SMS-Modul nachfolgend Funktionen zur Störmeldeweiterleitung: ♦ ♦ ♦ ♦ ♦ Unbegrenzte Teilnehmeranzahl Wiederholung von Störungsmeldungen an einen Teilnehmer im zeitlichem Abstand Weiterschaltung von Teilnehmer zu Teilnehmer Bereitschaftsplan ( Wochentagsorientiert ) Einteilung von Meldelinien ( Unterstationsorientiert ) Die Fernalarmierung hat die Aufgabe, bei nicht dauerhaft besetzten OPAL - Arbeitsplätzen, den Bereitschaftsdienst zu alarmieren. Die Störungen werden im Klartext über die verfügbaren SMS-Dienste ( Short Message Service ) versendet. Die Quittierung der Störmeldungen erfolgt wahlweise über das Betätigen der Quittierschaltfläche innerhalb der Alarmbox, der Eingabe des Passwortes des angemeldeten Benutzers innerhalb der OPAL - Alarmbox oder durch Rückruf auf eine festgelegt Telefonnummer. 11 SPA-GmbH 12 SPA-GmbH 13 SPA-GmbH OPAL-JOURNAL OPAL-Journal ist ein Werkzeug, das für jeden Kunden individuell erstellt wird. Es wird auf Basis von MS-Access programmiert. Es steht in direktem Zusammenhang mit den Daten, die über OPAL-DAT erzeugt werden und ergänzt die Standardprotokollierung. Es zeichnet sich aus durch: übersichtliche Darstellung aller erfassten Werte variable Gestaltung umfangreiche Exportfunktionen umfangreiche Berechnungsfunktionen Das Programm ist direkt auf die Bedürfnisse der Betreiber ausgelegt, kann erfasste Werte, Laborwerte in jeder beliebigen Form darstellen und protokollieren. (Auch Protokolle nach ATV H260 etc.) Alle Werte können beliebig algebraisch verknüpft werden. 14 SPA-GmbH OPAL-DokuP Mit OPAL-DokuP (Dokumentation und Parametrierung) steht ein modernes Werkzeug zur Verfügung um alle Paramertrierungen zentral durchführen zu können. Ziel war es diverse Mehrfachparametrierungen auszuschließen , sowie die angeschlossene Dokumentation Online aktuell, also auf den Stand der tatsächlichen Parametrierungen zu bringen. Weiterhin kann mit OPAL-DokuP der Überblick über alle bestehenden Projekte erheblich vereinfacht werden. Unsere Projektingenieure sind mit dem Werkzeug in der Lage auf Kundennachfragen "online" zu reagieren. Die mit OPAL-DokuP erzwungene Standardisierung der Parametrierungen versetzt unsere Ingenieure in die Lage projektübergreifend zu agieren. Wir stellen unseren Kunden das Programm kostenlos als Online-Dokumentation zur Verfügung. 15 SPA-GmbH 16 SPA-GmbH Service Planung Automatisierung für die Wasserwirtschaft GmbH Hauptstraße 75 67125 Dannstadt-Schauernheim Telefon 06231 942172 www.spa-gmbh.de 17 SPA-GmbH