水务4.0 | 斯图加特市政排水系统携手万可远动控制实现数字化

斯图加特市政自来水公司同样面临着巨大挑战，即需要对排水系统的过程控制系统 (PCS) 进行升级改造，还需要适应未来的发展。在万可的支持下，Mitsubishi Electric Group 旗下的 ME-Automation Projects GmbH 公司开发出一套开创性解决方案。

对现代化过程控制系统的需求日益增长

更快速、更透明、更高效：在水务管理中，各个过程之间的联系越来越紧密，要求也在不断提高。斯图加特排水系统面临同样的挑战。斯图加特市政自来水公司负责管理州首府长达 1685 公里（1047 英里）的排水系统。该排水系统是德国最大的排水系统之一，拥有 51 个雨水收集池、82 个雨水溢流池和 32 个污水泵站。

面临的挑战：过时的软件和备件采购问题使斯图加特市政自来水公司对整个过程控制系统的维护力不从心。

这也意味着公司必须投入大量的人力。公司很快意识到，对这一具有 25 年历史的控制系统进行现代化改造仍无法满足现在日益增长的需求。因此，斯图加特市政自来水公司的决策者选择大规模改造以及更换现有过程控制系统。

公司为此启动了一项现代化过程控制系统采购项目，用于满足排水系统特种设备的数据采集和远动控制需求。但是，市场上有哪些智能解决方案可以满足如此高的要求？为了准确掌握各种解决方案的优势，公司进行了全面的市场分析。

负责市政自来水公司特种设备过程控制系统的 Georgios Doanoulakis 先生说道：“为了能够做出明智的决定，我们对兄弟单位的大量城市规划和市政解决方案进行了实地考察。我们与相关人员进行了深入的经验交流，并最终开发出我们的解决方案。”

ME-Automation Projects GmbH 凭借自家研发的 PMSX®pro 过程控制系统和万可远动控制解决方案在公开招标中成功中标。

整个过程控制系统实现完全现代化

“我们的目标是使整个系统协调发展并将其提升到一个全新的水平。最终，构建一个完整的系统必须采用适当的结构。”ME-Automation Projects GmbH 高级销售经理 Michael Juch 在总结前期工作时说道。

Juch 先生自 2004 年起就任职于 ME-Automation Projects，十分熟悉为基础设施领域制定复杂解决方案时面临的诸多挑战。其中一个子领域就是污水处理厂 – 即为本案例中的斯图加特排水系统需要进行大规模的现代化改造。

但是首先，让我们再次回到最初的话题！

由于排水系统极为复杂，因此对新的过程控制系统要求极高，而且还要考虑到日后的服务区域的扩展问题。实现系统的模块化扩展的同时不降低系统性能，这样才能有效保护客户的投资，这一点与高可用性的分布式控制系统体系结构一样重要。

除了技术要求外，日程安排本身也不同寻常，因为首先需要逐步断开以电话线路搭建的现有模拟连接，然后再建立新的安全通信连接。

第一阶段是对 500 个特种设备中的 20 或 40 个，对其过程控制系统（第 1 和第 2 施工阶段）进行改造。为此，首先要在中央控制站建立新的过程控制层级，然后建立通信连接。

在一期扩展阶段，过程控制层级由控制站、冗余过程服务器、用于连接特种设备的冗余 VPN 路由器、用于安全通信的 IT 应用服务器以及存档服务器组成。

联合自动化解决方案

市场上有哪些现成的解决方案？为了能够应对新的要求，还需要开发哪些产品？

这些是确保未来可持续发展的核心问题 – 同样适用于 ME-Automation Projects 和万可的联合项目。两家公司已经合作多年，Juch 先生给予积极评价：

“万可自动化组件运行稳定可靠且具备成本效益，

并且实际运行指标良好。”

“我们使用自己的控制系统，并与相应的万可硬件组件（模块化 WAGO-I/O-SYSTEM）集成，成功对排水系统（第 1 和第 2 施工阶段）实施现代化改造，”Juch 先生说道。

轻松连接到现场自动化系统以及确保过程控制系统数据传输的安全性，这两点至关重要。

WAGO-I/O-SYSTEM 的一大优势是其配有大量的模拟量输入/输出模块和数字量输入/输出模块。

此外，大量的接口使一套设备内可以集成多种组件和系统零件。

通过使用支持 IEC 60870-5-104 远动控制协议的 750-880/025-001 远动控制器建立与 PMSX®pro 过程控制系统的连接。

万可解决方案已获多项国际认证，使其成为多种应用的理想选择 - 即便面对要求极其苛刻的环境条件，也能轻松应对。

IT 安全和集成分析选项

数据是否安全，传输是否加密？在重要的基础设施应用中，硬件需要满足安全要求方面的各项特殊条件。

万可提供的组件可以通过 IPsec 或 OpenVPN 直接在控制器层级实现数据加密。此外，除了集成防火墙外，其他加密技术都是基于 Linux® 实现的。因此，控制器的使用符合 BDEW 白皮书和 BSI IT 安全目录的要求。

在此排水系统项目中，采用 LTE 和 DSL 联网。通信使用 OpenVPN 和符合 IEC 60870-5-104 的远动协议。斯图加特市政自来水公司项目的一个亮点是使用现场 CDA 云与控制系统进行通信。

此外，集成的分析和评估功能可以对排水系统在流入和流出、回水以及雨水收集和雨水溢流池水位（例如暴雨过后）等方面的指标进行追踪。ME-Automation Projects 的 PMSX®pro 过程控制系统使所有问题迎刃而解。

工作人员可借助该系统对历史过程状态实施连续的动态监控，通过延时功能对原始过程图像进行可视化以获得历史过程状态。

面向未来

斯图加特排水系统的现代化改造是一个持续的过程，按计划将对整个斯图加特地区的多达 500 个子系统进行自动化改造。但有一点非常明确 – 我们将在客户的“水务 4.0”之路上全程提供帮助。