位于德国古默斯巴赫和迈讷茨哈根市区的Genkel水坝主要用于给周边地区供应饮用水。为了实现水坝操作的全自动化，HST Hydro-Systemtechnik公司受委托设计、安装和启用了一个全新的过程控制系统。尽管距离遥远而且环境潮湿，Beckhoff坚固耐用的自动化组件却仍能够确保稳定、可靠地完成复杂的测量和控制任务。
Genkel水坝由一个堆石坝构成，在上游坝面覆盖了一个两层沥青混凝土防水层。这座水坝由谷底升起，高41米，长200米，顶部宽约8米。水坝后面的水库可蓄存约800万立方米的饮用水。为了采用最先进的技术监控该水坝的运行情况，位于古默斯巴赫的一家地区级水管理协会Aggerverband委托HST Hydro-Systemtechnik公司安装了一套先进的过程控制系统，用于监控诸如抽水、水位、水温、水蒸发量以及风速等参数。此外，该系统还可持续监控该水坝偏移基底的情况。
基于PC的控制与监视系统
HST Hydro-Systemtechnik公司总部位于德国梅舍德，共有110名员工，公司主要提供完整的水管理解决方案，在市政部门和商业界均获得广泛应用。具体应用包括自来水厂、水坝、雨水池、污水系统以及污水处理厂等等。公司的核心竞争力包括用于实现自动化改造的IT系统和过程控制系统。软件由HSTHydro-Systemtechnik公司自主开发，而硬件则外包。“很多年前，我们决定使用一个基于PC的TeleMatic系统来扩展我们的HydroDat® V8过程控制系统。”HST Hydro-Systemtechnik公司IT系统产品经理Frank Heutger解释说道。“我们为此寻找兼容的硬件，硬件还必须采用模块化设计且坚固耐用。我们最终决定选用Beckhoff的硬件组件，因为他们的组件非常可靠，而且具有良好的开放性，这意味着它们可以很轻松地集成到我们的过程控制系统中。”这位IT专家如是说。自此之后，HST Hydro-Systemtechnik公司几乎只使用Beckhoff的硬件。在水管理中常有的一个情况是：分布在较大范围内的很多设备必须集成到同一个过程控制系统中。在这种情况下，最大的挑战就是如何确保运行稳定可靠。Frank Heutger表示：“以往的通讯主要依靠电话线。而现如今，人们越来越多地采用无线数据传输方式。此外，还可以通过以太网建立在线连接。”
将先进的无线技术成功集成到成熟的基于Lightbus总线的结构中
Genkel水坝新使用的过程控制系统将总共12个工作站连在一起，其中一个被称为测量筏的站就在水库上。此外，该系统直接连接到Aggerverband协会的中央控制室，从这里可以监控多个水坝的运行情况。“协会要求凡是涉及硬件的地方都要具备很高的可用性。这表示所用的组件还必须能够在恶劣的环境条件下稳定可靠地工作，而且需要有很长的使用寿命。控制系统还必须确保数据存储安全。”HST公司的IT专家解释道。
为了能够在过程控制系统中稳定可靠地传输数据，Aggerverband协会在考虑到一致性的前提下选择了Lightbus系统，该系统已经在同样由该协会管辖的Wiehl水坝中成功应用了很多年。Genkel水坝的12个工作站中有11个通过一个1.5公里长的Lightbus总线环连接起来。每个工作站都有一个集成有PLC功能的BC2000总线端子模块控制器构成。过程数据的采集通过各种模拟量和数字量测量端子模块实现。
Beckhoff总线端子模块系统集成无线通讯
第12个工作站，即“测量筏”，采用的是几乎相同的硬件。但是，由于这个测量筏外露在距离水坝100米的水面上，因此使用电缆连接就会有危险。这是因为，水体遭雷击的频率大大高于周围的陆地，敷设在水中的电缆在雷暴天气条件下极有可能遭到雷击。为了解决这个难题，HST Hydro-Systemtechnik公司的专家决定采用太阳能供电，在开始时先使用Beckhoff无线端子模块KM6551进行无线连接。“这些端子模块可以很方便地集成到总线端子模块系统中，采用的是2.4 GHz频带。定向天线确保无线电传输链路稳定。”Frank Heutger解释说道。第一个工作站中也使用了相同的无线电技术，该站点被用作两个总线端子模块系统之间的接口。
通过ADS进行数据传输
过程控制系统的主干部分由12个总线端子模块控制器构成，它们通过ADS（TwinCAT数据传输协议）相互交换数据，或者将数据传输到控制中心，然后从控制中心监视和控制整个水坝。现场运行和监控通过防护等级为IP 65的Beckhoff面板型PC CP7102实现，它与一个集成有FC2001 PCI接口卡的Lightbus系统连接。
从15英寸的触摸屏上可以看到所有信息并输入相应的命令。在经过数月的规划之后，2010年，Genkel水坝的全新过程控制系统花费了6个月的时间顺利竣工。从那时起，系统就一直保持着良好的运行状态，没有出现过任何故障。测量筏和无线链路也都通过了酸性测试。“这再次印证了我们几年来使用Beckhoff硬件的良好体验。”Frank Heutger之所以这样宣称，是因为与此同时HST Hydro-Systemtechnik公司安装了1000多台BeckhoffCX系列嵌入式控制器，它们的运行都非常稳定，没有出现过任何异常情况。
