In der Wasseraufbereitungsindustrie sind RO-Systeme (Umkehrosmose) die Schlüsselkomponente für die Herstellung von Reinwasser. Hinter dem gesamten System arbeitet ein „stiller Kommandant“—die SPS (Speicherprogrammierbare Steuerung). Sie dient als zentrale Steuereinheit und „Gehirn“ des RO-Systems und gewährleistet einen stabilen, effizienten und sicheren Betrieb während des gesamten Prozesses.

I. Kernfunktionen der SPS

Das RO-System umfasst mehrere Geräte, darunter Rohwasserpumpen, Chemikaliendosiersysteme, Hochdruckpumpen, Membranmodule, Leitfähigkeitsmessgeräte und Drucksensoren, die während des Betriebs eine Mehrpunktkoordination erfordern. Die Hauptaufgabe der SPS ist die zentrale Steuerung und logische Verriegelung dieser Geräte.

Über Eingangsports sammelt die SPS kontinuierlich verschiedene Signale:

- Flüssigkeitsstandsignale: Überwachen des Wasserstands in Rohwassertanks und Reinwassertanks;

Drucksignale: Beurteilung des Betriebszustands und der Sicherheitsschwellen der Hochdruckpumpe;

Leitfähigkeitssignale: Überprüfung der Einhaltung der Wasserqualität.

Ausgangsports geben Steuerbefehle basierend auf logischen Auswertungen aus—wie z. B. Pumpenstart/-stopp, Ventilbetätigung, Chemikaliendosierung, Rückspülung und Spülung—und ermöglichen so einen automatisierten Betrieb ohne häufige manuelle Eingriffe.

II. Intelligente Verriegelung und Sicherheitsschutz

Die SPS-Steuerung geht über einfache „Ein/Aus-Befehle“ hinaus und umfasst wichtige logische Entscheidungsfindung und Schutzmechanismen.

Wenn das System niedrige Wasserstände im Rohwassertank, volle Produktionstanks, einen übermäßig niedrigen Einlassdruck oder eine übermäßige Reinwasserleitfähigkeit erkennt, führt die SPS sofort Abschalt- oder Alarmbefehle aus, um Geräteschäden oder Wasserqualitätsanomalien zu verhindern.

Gleichzeitig schaltet die SPS während verschiedener Betriebsphasen (Anfahren, Spülen, Produktion, Abschalten) automatisch die Steuerlogik um, um eine vollständige Prozessautomatisierung zu erreichen, wodurch die Systemzuverlässigkeit und -konsistenz erheblich verbessert werden.

III. Fernüberwachung und Datenverwaltung

Mit der intelligenten Entwicklung werden moderne SPS häufig mit Host-Computern oder Touchscreens (HMI) verbunden und können sogar in Gebäude- oder werksweite zentrale Überwachungssysteme (SCADA) integriert werden.

Bediener können Echtzeitparameter wie Durchfluss, Druck und Leitfähigkeit über HMI anzeigen, Sollwerte aus der Ferne anpassen oder historische Betriebsdaten überprüfen.

Dies ermöglicht einen intelligenteren und visuelleren Betrieb und die Wartung von RO-Systemen.

IV. Fallstudie: Anwendung in industriellen Reinwassersystemen

In dem Reinwasseraufbereitungsprojekt für die Heyue Beverage Factory setzte das Designteam eine Siemens S7-1200 SPS ein, um das gesamte RO-System zu steuern. Das System umfasst Rohwasserchemikaliendosierung, Hochdruckpumpensätze, primäre und sekundäre RO-Einheiten, Reinwasserspeichertanks und Konzentratrückgewinnungseinheiten.

Die SPS kommuniziert über das Modbus-Protokoll mit Leitfähigkeitsmessgeräten, Durchflussmessern und Frequenzumrichtern, um die folgenden Funktionen auszuführen:

Bestimmt automatisch den Rohwassertankstand, um den Start/Stopp der Rohwasserpumpe auszulösen;

Passt die Rückspülfrequenz basierend auf der Reinwasserleitfähigkeit an;

Lädt automatisch Fehlermeldungen (z. B. Überlastung des Hochdrucks, Niederdruckschutz, Membranblockierung) auf HMI hoch;

Unterstützt die Fernüberwachung über eine Ethernet-Verbindung zum zentralen Kontrollraum und ermöglicht so einen unbeaufsichtigten Betrieb.

Die Anwendungsergebnisse zeigen eine Steigerung der Wassereinsparung um 15 %, eine deutlich verbesserte Betriebsstabilität und eine Reduzierung der manuellen Inspektionsfrequenz um 50 %.

Schlussfolgerung:

In RO-Umkehrosmosesystemen dient die SPS nicht nur als „Steuerung“, sondern als „Gehirn“ und „Wächter“ des gesamten Systems.

Sie ermöglicht die automatisierte Gerätekoordination, den Sicherheitsschutz und die Fernverwaltung und macht die Reinwasserproduktion effizienter, stabiler und intelligenter.

Mit Blick auf die Zukunft werden SPSs mit der Integration von IoT und Smart Manufacturing weiterhin eine immer wichtigere Rolle in der Automatisierung der Wasseraufbereitung spielen.