康斯坦茨自來水廠的 AEG 控製係統自 1989 年(nian)便(bian)投(tou)入(ru)運(yun)行(xing)，其(qi)陳(chen)舊(jiu)的(de)劣(lie)勢(shi)也(ye)開(kai)始(shi)顯(xian)現(xian)出(chu)來(lai)。這(zhe)種(zhong)劣(lie)勢(shi)已(yi)經(jing)趨(qu)於(yu)明(ming)顯(xian)
，從(cong)長(chang)遠(yuan)來(lai)看(kan)，係(xi)統(tong)的(de)備(bei)件(jian)供(gong)應(ying)終(zhong)究(jiu)得(de)不(bu)到(dao)保(bao)障(zhang)。執(zhi)行(xing)新(xin)係(xi)統(tong)的(de)項(xiang)目(mu)已(yi)經(jing)啟(qi)動(dong)，目(mu)的(de)是(shi)為(wei)了(le)實(shi)現(xian)自(zi)來(lai)水(shui)廠(chang)中(zhong)所(suo)有(you)設(she)備(bei)的(de)控(kong)製(zhi)和(he)監(jian)控(kong)。全(quan)自(zi)動(dong)操(cao)作(zuo)是(shi)必(bi)然(ran)的(de)，而(er)且(qie)如(ru)果(guo)供(gong)水(shui)安(an)全(quan)性(xing)不(bu)能(neng)改(gai)進(jin)的(de)話(hua)
，至(zhi)少(shao)也(ye)得(de)維(wei)持(chi)現(xian)在(zai)的(de)水(shui)平(ping)。康(kang)斯(si)坦(tan)茨(ci)自(zi)來(lai)水(shui)廠(chang)的(de)業(ye)務(wu)部(bu)門(men)經(jing)理(li) Wolfgang Fettke 以及由 Wolfgang Treib 率領的技術團隊找到了一種最尖端的解決方案。“我們使用 Beckhoff 係統的決定給我們帶來了超值的回饋
，” Wolfgang Treib 說shuo。我wo們men最zui初chu的de目mu標biao中zhong並bing沒mei有you新xin型xing控kong製zhi技ji術shu帶dai來lai的de便bian捷jie的de生sheng產chan數shu據ju監jian控kong和he文wen件jian記ji錄lu。對dui負fu責ze這zhe個ge項xiang目mu的de人ren來lai說shuo



，係xi統tong的de開kai放fang性xing才cai是shi重zhong要yao的de。以yi下xia指zhi示shi被bei下xia達da給gei了le承cheng包bao商shang Cegelec： 硬件選擇和通信協議不能依賴特定的製造商。 
  一絲不苟的水處理 
  自來水廠為康斯坦茨和周邊地區的 87,000 人口供水。每天要供應多達50,000 m³ 的飲用水。當前的供應量為平均每天 14,000 m³。正如其他人群一樣，隨著康斯坦茨居民使用飲用水的效率增加
，這種趨勢正在下降。水源是從地下 40m 的深度（斜溫層或變溫層下）抽chou取qu上shang來lai。在zai這zhe個ge深shen度du
，水shui源yuan是shi非fei常chang幹gan淨jing的de

，未wei受shou到dao地di表biao汙wu染ran。康kang斯si坦tan茨ci自zi來lai水shui廠chang
，為wei三san個ge不bu同tong海hai拔ba的de地di區qu供gong水shui，供gong水shui的de壓ya力li也ye各ge不bu相xiang同tong。 
  原水通過一根 700 m 長的管道從康斯坦茨湖抽取上來；第一步是水處理
，原水被送至網眼寬度為 23 μm 的(de)微(wei)濾(lv)器(qi)進(jin)行(xing)水(shui)處(chu)理(li)。第(di)二(er)步(bu)是(shi)臭(chou)氧(yang)殺(sha)菌(jun)
，臭(chou)氧(yang)通(tong)過(guo)周(zhou)圍(wei)的(de)空(kong)氣(qi)直(zhi)接(jie)在(zai)自(zi)來(lai)水(shui)廠(chang)中(zhong)生(sheng)成(cheng)。第(di)三(san)步(bu)，也(ye)是(shi)最(zui)後(hou)一(yi)步(bu)，即(ji)使(shi)用(yong)砂(sha)濾(lv)器(qi)過(guo)濾(lv)，砂(sha)濾(lv)器(qi)已(yi)在(zai) 2005 年的時候升級成了多層過濾器。
  盡管康斯坦茨湖水源的品質非常高，但我們還是添加了少量的氯化鐵（III）來改進過濾效果
，其用量比通常的用量低 200 倍。
  模塊化總線端子模塊取代昂貴的 I/O 卡
  如果隻替換工廠的“智能設備”
，那自然比較簡單和劃算。這的確是我們的最初的打算。這種轉變是非關鍵性的，而且再使用老舊的CPU也比較簡單。“但dan是shi，因yin為wei我wo們men想xiang要yao一yi種zhong引yin領ling潮chao流liu的de解jie決jue方fang案an，所suo以yi每mei一yi要yao求qiu都dou指zhi向xiang了le一yi種zhong開kai放fang式shi的de係xi統tong構gou建jian，我wo們men在zai開kai放fang式shi的de模mo塊kuai化hua總zong線xian端duan子zi模mo塊kuai技ji術shu中zhong找zhao到dao了le這zhe種zhong解jie決jue方fang案an，”Wolfgang Treib 在評論規格要求的時候說。“我們過去認為，當然現在仍然認為這是最經濟的解決方案。” Wolfgang Treib 基於實際經驗證實了這種觀點：“20 年前，購買 I/O 卡花費的成本現在都可以購買多台工業 PC 了，包括總線端子模塊。”庫存幾個總線端子模塊用於維護修理並不會占用很大的資本。
  新自動化係統的其中一個關鍵要求就是不能使用專利零部件和串行總線協議。“新控製係統類型和結構的首要目標是為了改善設備利用率。使用工業 PC（IPC）係統的決定讓我們在應用的設計方麵更加自由，而且目前的結構也能非常輕鬆地連接到子係統
，”Wolfgang Fettke 說：“使用 Beckhoff 係統的決定給我們帶來了很明顯的益處，  因(yin)為(wei)靈(ling)敏(min)的(de)基(ji)於(yu)需(xu)求(qiu)的(de)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)是(shi)伴(ban)隨(sui)著(zhe)工(gong)廠(chang)範(fan)圍(wei)內(nei)許(xu)多(duo)不(bu)同(tong)點(dian)的(de)詳(xiang)細(xi)信(xin)息(xi)而(er)實(shi)現(xian)的(de)。這(zhe)些(xie)數(shu)據(ju)由(you)大(da)量(liang)不(bu)同(tong)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)提(ti)供(gong)。此(ci)外(wai)，提(ti)供(gong)例(li)如(ru) Modbus TCP 等 IP 功能協議的測量係統可被簡單集成。” 

  運行時完成控製係統更新 
  基於 Beckhoff 組件的新控製係統使用現有工藝進行配置並連接至兩台並行的 IPC。其中一台 IPC 作為主機運行，另一台可作為係統冗餘。這兩台 IPC 都裝配有專用的過程連接開關。 
  “關鍵的係統功能在嵌入式控製器上運行

，” Wolfgang Treib 說。 如果有必要的話
，這些係統組件也可以自主運行以確保係統可用性。Modbus TCP 用於將操作麵板與控製係統集成。 
  轉換可在工廠運行期間進行。係統構架促進了該項工作的完成：康斯坦茨自來水廠具有三個不同的區域，被稱為“供水渠”。前一步的區域可與下一步的區域配合

，例如，微慮器過濾 1 與臭氧處理 2 配合。這種可變性必須製定到控製係統中。每次可將三個“供水渠”中的其中之一轉化成 Beckhoff 技術
，而另外兩個“供水渠”則用於確保供水。 
  總計六台麵板式 PC 用於執行需要本地控製的功能。康斯坦茨自來水廠的操作員希望操作“盡可能地簡單”。通過觸摸屏麵板式 PC
，可以控製過程以及檢查實際值和設定值。 Wolfgang Treib 確信操作人員會很快地適應這項新技術。“我們具有人機操作接口，其方便用戶操作一流的本地控製係統。 
  市政業務主控製係統的信號通信通過 IEC 60870-5-104 遠程控製協議進行傳輸。大約來自 1,600 數據點的信息都是通過這樣的方式進行傳輸。在轉換期間
，各站地址和相應的參數集都逐一被更改。根據 Wolfgang Treib 的說法，使這些數據適應於 Beckhoff 係統並不是什麼問題。“這雖然需要費一點心血，但這也隻是一項日常工作。” 
  集成式係統將靈活性最大化 
  傳感器結構的轉變已經演變了幾十年，在自來水廠的應用中至少算是饒有趣味。“傳感器本質上並未改變，”Wolfgang Treib 說。不同的信號
，無論是0…10V，4…20 mA 還是數字量輸出
，現在都以一致的方式進行“接線”。總線耦合器安裝在生成關鍵過程數據的地方以使自來水廠運行。因為 Beckhoff 總線端子模塊技術的靈活性，係統實現了真正的集成。由於輸入信號的類型本質上與總線端子模塊無關
，所以大多數信號不需要修改。“隻有在少數的情況下才需要安裝緩衝放大器或複製測量信號，”德國巴林根市 Beckhoff 辦公室的銷售代表Dieter Völkle 說。“這更多的是出於冗餘考慮，而不是實際的功能。”如果有必要的話
，還可輕鬆地進行擴展。開放式係統能夠在幾乎所有的點上容納額外的總線裝置。 
  根據 Wolfgang Treib 的說法，基於 PC 的控製係統還有其它的好處：“例如在周末時
，隨時待命的工作人員不再需要隨時在場，他們可以通過PC 很方便地登入控製係統並查看工廠的狀態。 liru，ruguoweilvqiguzhang
，xitongzehuifachuxinhao。zhibanyuankeyiyuanchengzhakanlingliangtaiweilvqideqizhongyigeshifouyiqudaileguzhangdeweilvqikaishigongzuo。zheyangdehua，zhibanyuanjiubuxuyaodaodazilaishuichangxianchang。muqiandexitongjiangdilesuishidaimingrenyuandeshuliang – 這是我們沒有料到的，但我們非常歡迎。” 
  康斯坦茨自來水廠的操作員也期望新控製係統能夠改進能源效率。“每年消耗量2 百多萬千瓦時（kWh）
，僅僅降低百分之一就是非常好的額外收益了
，” Wolfgang Fettke 說。