Kesselsteuerung

Eine entscheidende Rolle für den sicheren, zuverlässigen und wirtschaftlichen Betrieb einer Heißwasserkesselanlage spielt eine individuelle Kesselsteuerung.

So müssen die sicherheitstechnischen Anforderungen aus den jeweiligen Vorschriften für die Errichtung und den sicheren Betrieb von Kesselanlagen beachtet werden. Neben der Sicherheit und dem zuverlässigen Betrieb sind heute aber auch weitergehende Anforderungen aus dem Energiemanagement wie Datenaufzeichnung und ständige Optimierung des Kesselbetriebs wichtig. Darüber hinaus sollten alle Möglichkeiten einer Betriebsführung aus einer zentralen Leittechnik gegeben sein, da nur durch eine innerbetriebliche Kommunikation zwischen den Wärmeverbrauchern und der Wärmeerzeugung eine für einen Betrieb gesamtwirtschaftlich optimierte Fahrweise möglich ist.

Die sicherheitstechnischen Anforderungen aus den jeweiligen Vorschriften für die Errichtung und den sicheren Betrieb von Kesselanlagen müssen beachtet werden. Neben der Sicherheit und dem zuverlässigen Betrieb sind heute auch weitergehende Anforderungen aus dem Energiemanagement wie Datenaufzeichnung und ständige Optimierung des Kesselbetriebs von Bedeutung. Die Anbindung an eine zentrale Leittechnik oder ein Energiemanagementsystem ist entscheidend für eine gesamtwirtschaftlich optimierte Fahrweise.

Die Aufgaben einer Kesselsteuerung umfassen:

• Sicherheitsfunktionen
• Regelfunktionen
• Betriebs- und Störmeldungen
• Datenerfassung und Auswertung
• Leittechnische Anbindung

Seit 2001 hat die Bosch Industriekessel GmbH als Pionier im Bereich der Kesselherstellung SPS-basierte Steuerungen serienmäßig bei Großwasserraumkesselanlagen implementiert. Dieses Konzept erwies sich als äußerst erfolgreich auf dem Markt und ist mittlerweile als Standardausstattung etabliert. Eine kontinuerliche Weiterentwicklung der Steuerungen und intuitive Bedienung ermöglichen hohe Transparenz und Konnektivität im Industrie 4.0 Umfeld.

Produkt: Anlagenmanagementsystem SCO

Steuerungssysteme

In modernen Steuerungen für Kessel und Kesselhäuser wird heute weitgehend auf bewährte Industriehardware aus dem Bereich der speicherprogrammierbaren Steuerungen zurückgegriffen. Diese Geräte übernehmen sämtliche Steuer- und Regelfunktionen des Kessels beziehungsweise der Kesselanlage und sind in der Lage, über Bussysteme oder Netzwerke mit anderen Steuerungen, wie beispielsweise Brennermanagementsystemen, separaten Steuerungen von Kesselhausmodulen und übergeordneten Leitsystemen, zu kommunizieren. Aufgrund der hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit wird die Sicherheitskette in der Regel noch mittels konventioneller Schütz- und Relaistechnik realisiert.

Die Steuerungssoftware wird vollständig auf einer Micro Memory Card gespeichert, wodurch auf Stützbatterien oder EPROMs zur Absicherung gegen Spannungsausfälle verzichtet werden kann. Die Geräte sind platzsparend, modular aufgebaut und werden auf einer Profilschiene zu einem robusten, elektromagnetisch verträglichen Aufbau verschraubt. Optional können zusätzliche Geräte wie beispielsweise zusätzliche Ein- und Ausgänge oder ein Kommunikationsprozessor, beispielsweise für Ethernet, je nach Bedarf zur Anbindung an die zentrale Leittechnik kombiniert werden. Eine weitere Option stellt ein Industrial Ethernet-Netzwerk zur Verbindung mehrerer Steuerungsmodule oder zur Vorbereitung für den Fernzugriff MEC Remote dar.

Durch speziell auf die jeweiligen Kessel- und Kesselanlagenregelungen zugeschnittene und werkseitig geprüfte Software-Funktionsbausteine werden die komplexen und hohen Anforderungen eines sicheren Kesselbetriebs erfüllt. Dies ermöglicht dem Kunden den Einsatz variantenreicher Anlagen, bei denen die einzelnen Softwarebausteine bereits in der Praxis vielfach eingesetzt und getestet wurden. Spezielle Einzelprogrammierungen erfolgen nur in seltenen Ausnahmefällen.

Kesselsteuerung BCO

Für Anzeige und Bedienung findet ein graphisches TFT-Display mit berührungssensitiver Oberfläche seinen Einsatz. Durch seine extrem hohe Lebensdauer, Licht- und Kontraststärke ist es für härtesten Industrieeinsatz prädestiniert. Ein Backup der grafischen Menüstrukturen, sowie die Meldungen und das Prozesswertearchiv werden auf einer SD-Card gespeichert, welche in die Bedieneinheit eingesteckt ist.

Die Touch-Displays sind benutzerfreundlich gestaltet und bieten die Möglichkeit, die verfügbaren Steuer- und Regelfunktionen intuitiv aufzurufen sowie die Ist- und Sollwerte anzuzeigen oder beschränkt zu verändern.

Die Kesselsteuerung BCO stellt bereits in der Grundausstattung viele Betriebszustände, Betriebsdaten und Messwerte der Kesselanlage dar. Dazu gehören beispielsweise die Betriebsstunden des Kessels, des Brenners und die Anzahl der Brennerstarts. Darüber hinaus sind alle eingestellten Schaltpunkte, Schaltdifferenzen und Limitkontakte darstellbar. Wichtige Prozessdaten werden innerhalb eines festgelegten Intervalls auf der Speicherkarte der Kessel- bzw. Anlagensteuerung abgelegt. Das Archiv ist rollierend aufgebaut: Sobald die Speicherkapazität erreicht ist, werden die ältesten Prozessdaten gelöscht und die neuesten archiviert. Die aktuellsten Daten können anschließend auf den Displays in Form von grafischen Kurvendarstellungen aufgerufen werden. Zudem ist das Auslesen der Prozesswertarchive durch den Kundendienst möglich.

Funktionen bei Heißwasserkesselanlagen
Grundfunktionalität der Kesselsteuerung BCO für Heißwasserkesselanlagen
Neben den Grundfunktionen zur Leistungsregelung, Temperaturregelung via RTS und der Sicherheitskette, mit denen jeder moderne Heißwasserkessel ausgestattet ist, kann die Kesselsteuerung BCO mit folgenden zusätzlichen Optionen und Funktionalitäten erweitert werden:

• Automatisches Anfahren aus dem kalten Zustand
• Messung der Abgastemperatur für Kessel mit Abgaswärmetauscher
• Messung der Mengenströme (Brennstoff, Wärmemenge etc.)
• Warmhaltebetrieb – Normalbetrieb
• Anzeige von Betriebsstunden, Starthäufigkeit, Anzahl Kaltstarts im Zeitverlauf
• Erkennen von ungünstigen Anfahrzuständen
• Erkennen von wasser- und abgasseitiger Verschmutzung bzw. ungewünschter Kondensation
• Generierung von Wartungsmeldungen nach Bedarf
• Anzeige des Kessellastprofils im Zeitverlauf
• Anbindung an übergeordnete Leitsysteme
• Fernwartung über MEC Remote
• Anbindung an eine zentrale Leittechnik

Condition Monitoring (CM)

CM bietet dem Kunden die Möglichkeit, sowohl die Effizienz als auch den bestimmungsgemäßen Betrieb seiner Anlage zu überwachen. Hierzu werden die Anlagendaten analysiert, bewertet und mittels Ampelmodell transparent dargestellt.

Control 8000

Mit der Control 8000 können verschiedene Heizsysteme in Liegenschaften und großen Gebäuden gesteuert werden. Die modulare Technik ermöglicht eine projektspezifische Anpassung.

• Kundenspezifische Steuerung durch flexibel erweiterbare Funktionsmodule
• Intuitive Bedienung über ein Farb-Touchdisplay
• Einfache Integration in die Gebäudeleittechnik
• Vielseitige Integrationsmöglichkeiten und einfache Montage
• Sichere Fernanbindung für hohe Verfügbarkeit und ortsunabhängige Steuerung

Die Control 8000 wird hauptsächlich für kleinere gewerbliche Anwendungen mit Kesseln bis etwa 800 kW eingesetzt. Für größere Heizkessel wie den Bosch UT-L ist die Control 8000 eine Option, wenn es um die reine Regelung von Brennermodulation und Rücklauftemperaturhochhaltung geht. Hierbei ist zu beachten, dass die Control 8000 nicht als „Plug-and-Play“-System konzipiert ist. Der Anlagenschaltplan, der Schaltschrank mit allen Leistungsteilen sowie die Verkabelung der Sensorik und Aktorik erfolgen bauseitig. Für vollintegrierte Lösungen empfehlen wir daher unser Portfolio an Industriekessel-Steuerungen.

In der Anwendung

Jede der Bosch Steuerungen ist für verschiedene Anwendungsfälle geeignet ‒ doch welche ist die Richtige für welche Kesselanlage? Einige Beispiele zeigen die Vorteile der Heißwasserkesselsteuerungen und mögliche Anwendungen auf.

Beispiel 1: Fernwärmeversorgung mit zwei UT-HZ Heißwasserkesseln mit je 25 MW und zugehörigen Komponenten

Hohe Komplexität und enorme Größe einer Fernwärmeversorgungsanlage verlangen nach einer projektspezifischen Steuerung, z.B. für eine Fernwärmeversorgung mit zwei Bosch UT-HZ Kesseln je 25 MW Leistung und zugehörigen Komponenten. Beide Heißwasserkessel werden jeweils durch die kundenspezifisch ausgeführte BCO gesteuert. Die übergeordnete Anlagensteuerung SCO bündelt die Informationen der angeschlossenen Kesselsteuerungen und Komponenten. Mit einem dynamischen, automatischen Wechsel zwischen den Kesseln sorgt sie für möglichst hohe Langlebigkeit und Effizienz. Individuelle Programmierung erlaubt die Anpassung der Steuerung an projektspezifische Anforderungen. Weiterhin liefert die SCO die gesammelten Daten über gängige Protokolle in die systemseitige Leittechnik. Der Fernzugriff ermöglicht die Visualisierung der Anlage jederzeit und überall, während die Anlageneffizienz von der intelligenten Lösung MEC Optimize stetig optimiert wird.

Beispiel 2: Drei UT-M Heißwasserkessel für Prozesswärme in der Produktion und zur Beheizung der zugehörigen Gebäude

Viele Produktionsstandorte benötigen Heißwasser für Prozessanwendungen und die Beheizung der Produktionshallen. Häufig wird die produzierte Wärme zusätzlich zur Wärmeversorgung der zugehörigen Büro- und Logistikgebäude genutzt. Im Anwendungsfall mit drei UT-M Heißwasserkesseln, von denen jeder 16 MW Wärmeleistung liefert, wird die kompakte CWC neben der Steuerung für die einzelnen Kessel auch als intelligente Folgesteuerung eingesetzt. Je nach Wärmebedarf der Verbraucher werden die Kessel reguliert und so optimal betrieben. Auch die Absicherung und optimale Eintrittstemperaturregelung der vorhandenen Abgaswärmetauscher werden von der CWC kesselbezogen ausgeführt. Vorkonfigurierte, gängige Protokolle ermöglichen die Anbindung an zentrale Leit- und Automatisierungstechnik. Mit dem Fernzugriff MEC Remote können die Anlagendaten jederzeit eingesehen werden. Weitere Vorteile ergeben sich durch optionale Benachrichtigung über SMS oder E-Mail im Störfall sowie beaufsichtigungsfreien Betrieb bis zu 72 Stunden innerhalb der Gesetzgebung.

Anlagenmanagementsystem SCO

Die SCO führt Steuerungen von Bosch Kesseln und zugehörigen Modulen zu einem übergreifenden Managementsystem zusammen und eröffnet eine Vielzahl neuer Möglichkeiten.

Die SCO (System Control) ist unser leistungsfähiges speicher­programmierbares Anlagenmanage­mentsystem für Mehrkessel­anlagen mit zugehörigen Kesselhaus­komponenten. Die intelligente Regelung ermöglicht eine Kaskaden­schaltung der Kessel für eine höhere Langlebigkeit, zuverlässigere Versorgung und effizienteren Betrieb der Anlage. Dabei schaltet sie die Kessel je nach aktueller Anforderung der Verbraucher dynamisch zu und ab. Die Kommunikation mit übergeordneten Visualisierungs- und Leitsystemen kann über verschiedene Leittechnik­protokolle erfolgen, wie z. B. Profinet IO, Modbus TCP/IP und BACnet. Die optionale Fernanbindung über MEC Remote erlaubt die Überwachung der Anlage, egal von welchem Ort.

Info zu Folgesteuerung

Auf einen Blick

• Anlagenmanagementsystem zur Steuerung von Mehrkesselanlagen mit zugehörigen Kesselhauskomponenten
• Einfache Anbindung an übergeordnete Visualisierungs- und Leitsysteme
• Integrierte Überwachungs- und Schutzfunktionen gegen Fehlbedienung
• Umfangreiche Speicherung von Betriebsparametern und Betriebsmeldungen
• Optionale Fernanbindung über MEC Remote: Visualisierung der Benutzeroberfläche
• Intuitive Bedienung durch Verwendung grafischer Symbole auf Touchscreen-Display

MEC Remote

Mit MEC Remote können Betreiber bequem und sicher aus der Ferne auf ihre Heißwasser- und Dampfkesselanlagen zugreifen. Dabei kann die gesamte Kessel- und Anlagensteuerung über gängige internetfähige Endgeräte visualisiert werden.

MEC Remote ist die ideale Lösung für Betriebe:

• In denen das Beaufsichtigungspersonal nicht ständig vor Ort sein kann
• Mit beaufsichtigungspflichtigen Ein- oder Mehrkesselanlagen
• Mit Bereitschaftsdienst an den Wochenenden

Eine Übersichtskarte gibt dem Betreiber die Möglichkeit, alle seine Anlagen gleichzeitig zu überwachen. Über den sicheren Fernzugriff lässt sich die Oberfläche der Steuerung spiegeln und es lassen sich relevante Daten abrufen.

Effektive Serviceunterstützung
Auf Wunsch führen die Bosch-Experten erweiterte Parametrierungen, Programmierungen (SPS) und Fehleranalysen direkt über den Fernzugriff durch. Beim Ausfall von Komponenten können die Serviceexperten die Ursache dank der Fernanalyse bereits eingrenzen und mit passender Ausrüstung und Ersatzteilen zur Anlage fahren. Daraus resultieren optimierte Servicekosten und eine Erhöhung der Anlagenverfügbarkeit.

Sicherer Fernzugriff
Eine der wichtigsten Anforderungen an die Fernanbindung ist deren maximale Sicherheit. Dafür sorgt das ausgeklügelte Rollenkonzept, welches die Zugriffsberechtigung sowie die freigegebenen Visualisierungsebenen steuert. Der Fernzugriff selbst verfügt über ein mehrstufiges Sicherheitskonzept. Die Datenverbindung nach außen kann jederzeit im Kesselhaus mittels Schlüssel hardwareseitig zu- oder abgeschaltet werden. Zusätzlich zum Login mit Benutzername und Passwort über eine verschlüsselte Datenübertragung (https) kommt ein mobileTAN-Verfahren zum Einsatz.

Verbindungsoptionen

• DSL-Router
• Firmeneigenes Netzwerk des Betreibers
• Mobilfunknetz

Leistungsumfang

• Visualisierung der Benutzeroberfläche
• Navigation durch die Steuerung
• Über Servicezugang Parametrierung und Programmierung durch den Bosch-Service

Auf einen Blick

• Zugriff auf Betriebsdaten, jederzeit und überall
• Kesselanlagen aller Standorte in einer Übersicht
• Schnelle, komfortable und kostengünstige Überwachung der Anlagendaten
• Sichere Übertragung durch mehrstufiges Sicherheitskonzept
• Auf Wunsch Fernunterstützung durch den Bosch-Industrieservice