Automatisierung Wasser­aufbereitungs­anlage: Umfang & Kosten

Die Steuerung macht nur einen kleinen Teil der Investition in eine Wasser- oder Abwasserbehandlungsanlage aus, sie bestimmt aber über die gesamte Betriebsdauer, wie die Anlage läuft: wie stabil die Wasserqualität ist, wie viel Energie und Chemikalien verbraucht werden und wie viel Personal vor Ort nötig ist. Dieser Leitfaden erklärt, woraus ein Automatisierungspaket besteht, wovon die Kosten abhängen und welche Unterlagen ein belastbares Angebot ermöglichen.

Was ein Automatisierungs­paket umfasst

• Feldinstrumente – Sensoren für Durchfluss, Füllstand, Druck und Wasserqualität, etwa pH-Wert, Leitfähigkeit, Trübung, Sauerstoff und Chlor. Siehe Analysegeräte und Sensoren.
• Motorsteuerung – ein Motorabgang je Pumpe, Gebläse, Rührwerk und Armaturenantrieb, mit Direktstarter, Sanftanlasser oder Frequenzumrichter.
• SPS – die Steuerung mit ihren Ein- und Ausgangsmodulen liest die Signale ein, führt die Schrittketten und Regelkreise aus und schaltet die Antriebe.
• Bedienebene – bei kleinen Anlagen ein Bedienpanel (Touchpanel) am Schaltschrank, bei größeren ein Prozessleitsystem (SCADA) mit Anlagenübersicht, Trends, Alarmen und Berichten.
• Kommunikation – das Netzwerk zwischen Steuerung, dezentralen Peripheriestationen (Remote-I/O), Antrieben und Prozessleitsystem sowie eine gesicherte Fernverbindung für den Support.
• Engineering – Stromlaufpläne, Funktionsbeschreibung, Software, Tests und Dokumentation.

Die Schaltschränke selbst beschreiben wir auf unserer Seite zu Elektro- und Automatisierungsschaltschränken.

Die drei Automatisierungs­stufen

Die meisten Anlagen, die wir liefern, gehören zur zweiten oder dritten Stufe. Eine höhere Stufe kostet in der Erstellung mehr und im Betrieb weniger, weil Störungen früher erkannt werden und weniger Einsätze vor Ort nötig sind.

Wovon die Kosten abhängen

• Anzahl der Signale – jeder Sensor, jede Armatur und jeder Motor braucht Ein- und Ausgänge, Verdrahtung, einen Platz in der Software und einen Test. Die Signalzahl ist die beste einzelne Kenngröße für den Umfang eines Automatisierungsprojekts.
• Anzahl und Größe der Antriebe – Motorabgänge machen den größten Teil des Schaltschrankvolumens aus. Frequenzumrichter kosten ein Mehrfaches von Direktstartern, und große Antriebe erfordern größere Schaltgeräte und Kabel.
• Instrumente – ein Niveauschalter kostet wenig, ein Online-Analysator für Chlor oder organischen Kohlenstoff sehr viel. Die Instrumentenliste entscheidet oft darüber, ob ein Angebot hoch oder niedrig ausfällt.
• Softwareumfang – Anzahl der Schrittketten und Regelkreise, die Bilder des Prozessleitsystems, Berichte und Schnittstellen zu anderen Systemen.
• Verfügbarkeit – redundante Steuerungen, Stromversorgungen und Netzwerke sowie eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV).
• Standortbedingungen – Schaltschränke im Freien, Klimatisierung, korrosive Atmosphäre und explosionsgefährdete Bereiche.
• Normen und Dokumentation – Betreiberstandards für Fabrikate und Softwarestruktur, Abnahmen im Beisein des Kunden und die Tiefe der Dokumentation.

Wie sich die Kosten typischerweise verteilen

Typische Anteile für Wasser- und Abwasseranlagen. Verkabelung und Installation vor Ort werden meist gesondert angeboten, weil sie von den Entfernungen und davon abhängen, wer die Arbeiten ausführt.

Wo sich die Automatisierung amortisiert

• Energie – Gebläse und Pumpen mit Frequenzumrichter folgen dem Bedarf, statt mit voller Drehzahl zu laufen. Die Belüftung ist der größte Stromverbraucher einer Kläranlage, daher ist die Sauerstoffregelung meist die erste Maßnahme.
• Chemikalien – eine Dosierung proportional zum Durchfluss oder zu einem Messwert vermeidet Überdosierung ebenso wie Grenzwertüberschreitungen. Einzelheiten unter Chemikaliendosieranlagen.
• Personal – Alarmmeldungen per Nachricht und Fernzugriff ersetzen Routinerundgänge, vor allem nachts und am Wochenende.
• Zuverlässigkeit – Trends zeigen eine verblockende Membran, eine verschlissene Pumpe oder einen driftenden Sensor, bevor die Anlage ausfällt.
• Nachweis – automatische Berichte dokumentieren Durchflüsse und Ablaufwerte für die Behörde.

Modernisierung einer bestehenden Anlage

Viele Anfragen betreffen Anlagen, deren Steuerungen nicht mehr unterstützt werden. Das übliche Vorgehen hält die Anlage in Betrieb:

1. Bestandsaufnahme der vorhandenen Schaltschränke, Signale und Software.
2. Neuer Schaltschrank oder neue Steuerung im bestehenden Schrank, vorab aufgebaut und getestet.
3. Umstellung in Etappen, ein Anlagenteil nach dem anderen, jeweils mit einem kurzen geplanten Stillstand.
4. Funktionsprüfung jedes Signals, danach der nächste Abschnitt.

Feldgeräte und Verkabelung in gutem Zustand bleiben erhalten. Das begrenzt sowohl die Kosten als auch die Stillstandszeit.

Unterlagen für ein belastbares Angebot

• Verfahrensfließbild oder R&I-Fließbild.
• Motorliste mit Leistung und Anlaufart.
• Instrumenten- und Signalliste oder zumindest die Anzahl der analogen und digitalen Signale.
• Eine kurze Beschreibung, wie die Anlage bedient werden soll.
• Bevorzugte Fabrikate von Steuerung und Antrieben, falls vor Ort ein Standard besteht.
• Bei Modernisierung: Fotos der Schaltschränke und, soweit vorhanden, die bestehenden Stromlaufpläne.

Mit diesen Unterlagen können wir einen Richtpreis nennen; ein verbindliches Angebot folgt, nachdem der Umfang geklärt ist. Mehr zu unserer Vorgehensweise finden Sie auf der Seite Automatisierung.

Häufige Fragen

Was kostet die Automatisierung einer Wasser­aufbereitungs­anlage?

Das hängt von der Größe der Anlage ab, gemessen an der Zahl der Signale und Antriebe, sowie von den erforderlichen Instrumenten und der Software. Eine Kompaktanlage mit einem Schaltschrank und einem Touchpanel kostet einen Bruchteil einer Kläranlage mit Prozessleitsystem (SCADA). Für einen Richtpreis genügen die oben genannten Listen.

Ist ein Prozess­leitsystem (SCADA) für eine kleine Anlage nötig?

Nicht immer. Ein Touchpanel mit Trends, Alarmmeldungen und Fernzugriff deckt den Bedarf vieler kleiner Anlagen ab. Ein Prozessleitsystem lohnt sich, wenn mehrere Verfahrensstufen oder mehrere Standorte von einer Stelle aus überwacht werden sollen oder wenn Berichte gefordert sind.

Welche SPS sollte gewählt werden?

Diejenige, die Ihr Instandhaltungspersonal kennt und für die vor Ort Ersatzteile verfügbar sind. In Europa ist das meist Siemens S7-1200 oder S7-1500, in anderen Regionen ist Allen-Bradley verbreitet. Die Software sollte offen und dokumentiert geliefert werden, damit sie auch ohne den ursprünglichen Lieferanten gewartet werden kann.

Wie lange dauert ein Automatisierungs­projekt?

Bei einer Anlage mittlerer Größe vergehen von der Bestellung bis zur Inbetriebnahme einige Monate: Engineering und Software, Schaltschrankbau, Werksabnahme (FAT), danach Installation und Inbetriebnahme. Über den Zeitplan entscheiden häufig die Lieferzeiten der Schaltschränke und einzelner Instrumente.

Lässt sich die Anlage fernbedienen?

Ja. Eine gesicherte Verbindung ermöglicht Überwachung, Alarmbearbeitung und, wo der Betreiber es erlaubt, die Bedienung aus der Ferne. Sicherheitsrelevante Funktionen bleiben in der Steuerung vor Ort verriegelt.

Senden Sie uns Ihr Verfahrensfließbild sowie die Motor- und Signallisten über unsere Kontaktseite. Wir erstellen Ihnen ein Richtangebot für Schaltschränke, Instrumente, Software und Inbetriebnahme.