20 Jahre digitale Kraftwerkssteuerung mit JaPPOS

Autor: Gastbeitrag der Jank GmbH , 11.02.2019

Mit dem Einsatz von elektronischen Turbinenreglern als Standardausführung hat die Jank GmbH bereits 1977 als einer der ersten Hersteller die kommende Marschrichtung für die Kleinwasserkraftbranche vorgegeben.

Gut 40 Jahre später ist man diesem Innovationstrieb nach wie vor treu. Heute und morgen werden die Kraftwerke von Jank mit dem innovativen digitalen Leitsystem JaPPOS, das heuer bereits seinen 20. Geburtstag feiert, effizient und leistungsstark betrieben.                            

In den späten 90er Jahren entstand der Wunsch, Kraftwerke aus der Ferne überwachen zu können. Schon damals existierten industrielle Lösungen, um Daten zur übertragen. Die Lösungen waren aber meist wenig praktikabel, zu unhandlich und meist auch viel zu teuer, um ein paar wichtige Kraftwerksdaten zu übermitteln. Johann Jank, zuständig für die Elektrotechnik bei dem mittlerweile in der vierten Generation geführten Familienbetrieb, erinnert sich an die erste derartige Entwicklung, die im Rahmen eines Projektes 1996 entstand: „Man konnte mit einem handlichen elektronischen Gitarrenstimmgerät die aktuelle Turbinenleistung der Kraftwerke per Telefon abfragen. Eine Mikroprozessoreinheit erzeugte bei einem Anruf aufgrund der aktuellen Kraftwerksleistung einen entsprechend hohen Ton, der einem Wert auf einem handelsüblichen Gitarrenstimmgerät entsprach. Mit den aufkommenden Mobiltelefonlösungen ging das sogar mobil, sehr unkompliziert, schnell und günstig – sehr smarte Lösung.“

Die Anfänge von JaPPOS
Doch man ruhte sich nicht auf solchen pfiffigen Ideen aus, sondern wollte mehr. Die nächsten Meilensteine waren Terminallösungen, mit denen die Kraftwerksbetreiber durch die damals immer günstiger werdenden Analogmodems direkt Zugriff auf die digitale Kraftwerkssteuerung hatten und auch steuernd eingreifen konnten. Durch die enge Verknüpfung der Kraftwerksteuerungstechnik mit einer grafischen Visualisierung sowie der Fernabfrage entstand schlussendlich 1998 die Basis für das „Jank Power Plant Operating System“, kurz JaPPOS. Damit konnte man sich per Mobiltelefon und Laptop zum jeweiligen Kraftwerk verbinden und das komplette Kraftwerk steuern. Auch die ersten Webcams zur Überwachung der kritischen Stellen, wie Rechenreinigung und Wehranlage, wurden installiert.

JaPPOS heute
Das Kraftwerksbetriebssystem JaPPOS bildet bei Jank heute die zentrale und solide Basis für die Kraftwerksautomatisierung. Die Kraftwerke sind weltweit rund um die Uhr über eine intuitive Benutzeroberfläche erreichbar. Die Anlagensteuerung ist dabei komplett ineinander übergreifend: Das Kraftwerk wird als eine Einheit gesehen und nicht als eine Ansammlung von einzelnen Steuerungsmodulen etwa für Rechenreinigung, Wehrklappe und Turbine. Auch bei den Steuerungsfunktionen geht man nicht immer ausgetretene Pfade. Mit einem patentierten Spülverfahren werden zum Beispiel durch eine umfangreiche Auswertung der kompletten Kraftwerksdaten Turbinensätze proaktiv gespült – und zwar bereits bevor ein Leistungsabfall erkennbar ist. So wird das Maximum aus den vorhandenen Ressourcen herausgeholt.
Praktisch alle Neuentwicklungen werden zuerst bei Jank-eigenen Kraftwerken auf Herz und Nieren getestet, bevor sie bei Kundenprojekten eingesetzt werden. „Uns ist es enorm wichtig, dass die Anlagen unserer Kunden extrem stabil laufen. Bei uns gibt es keine Software nach dem Bananenprinzip, die erst beim Kunden reift“, so Siegfried Jank, Entwicklungsleiter bei Jank über die im Lauf der Jahre stetig weiter optimierte Leittechnik.


Hochkompatible Leittechnik
Aufgrund der langjährigen Erfahrung ist JaPPOS nach wie vor so aufgebaut, dass ein Anlagenbetrieb auch ohne anfällige PC-Technik möglich ist. Siegfried Jank ergänzt: „Selbst Industrie-PC-Technik ist nach längstens 10 Jahren überholt. Spätestens wenn es keine Updates für die Betriebssysteme mehr gibt und neuere System auf der alten Hardware nicht mehr laufen, würde ein meist teurer Steuerungstausch bevorstehen.“ Hier geht man bei Jank nicht die heute üblichen Wege. Der Kern der Steuerungstechnik basiert daher auf robuster und langlebiger SPS-Hardware. Visualisierung und Datenbanksystem laufen davon unabhängig auf gängiger PC-Hardware und werden ständig weiterentwickelt, um mit den neuesten Entwicklungen kompatibel zu bleiben. Die Datenbanksysteme und die Benutzeroberfläche mit der Visualisierung laufen auf weit verbreiteten Desktop- und Serverbetriebssystemen, wie Microsoft Win­dows, Linux oder MacOS von Apple. Prinzipiell wollen die Innviertler möglichst unabhängig von Hardware bleiben. Es werden alle gängigen SPS- Hersteller unterstützt, - auch wenn man natürlich intern mit den Produkten der Bernecker + Rainer Industrie-Elektronik GmbH, die 2017 vom Automatisierungskonzern ABB übernommen wurde, einen Favoriten hat. Somit ist eine rasche Ersatzteilverfügbarkeit garantiert.

Ein kommunikationsfreudiges System
Heute sind praktisch alle JaPPOS-Systeme direkt über das Internet erreichbar. Dazu werden in der Regel DSL-Zugänge oder neu­erdings vor allem auch günstigere und schnellere LTE-Verbindungen genutzt. Einige Sonderfälle mit Satellitenanbindung, die aufgrund ihrer Lage funktechnisch von der Außenwelt abgeschnitten sind, konnten ebenfalls realisiert werden. Verbindungen zur Kraftwerksteuerung werden per PC/Laptop oder einfach über Smartphone und Tablet hergestellt. Gängige mobile Betriebssysteme wie iOS, Android oder Windows Mobile werden allesamt unterstützt. Auch innerhalb des Kraftwerkes gibt man sich kommunikationsfreudig: JaPPOS ist ein wahres Sprachentalent und spricht standardmäßig mit vielen Steuerungsprotokollen, aber auch mit zahlreichen digitalen Sensoren, Leistungsmessgeräten und Netzschutzgeräten. „Man kann sagen, wir haben JaPPOS von Haus aus mehrsprachig erzogen“ ergänzt Siegfried Jank schmunzelnd. Schnittstellen zu weiteren Fremdsystemen können aufgrund der offenen Architektur zügig nachgerüstet werden. Eine vollständige Fernwartungsmöglichkeit ist selbstverständlich.

Jappos deckt breites Anwendungsspektrum
Praktisch fast alle von Jank gelieferten Kraftwerke laufen mit JaPPOS. Nur bei sehr wenigen Projekten werden externe Automatisierungstechniker durch den Kunden beauftragt oder es wird eine spezielle Lösung gewünscht, der Jank auch sehr gerne nachkommt. Manche Kunden kommen erst mit der ersten Anlage auf den richtigen Geschmack: „Ein Kunde hat nach der ersten JaPPOS-Installation die Nachrüstung seines kompletten Kraftwerkparks in Auftrag gegeben. Innerhalb weniger Jahre wurden 16 Kraftwerke verschiedenster Typen auf einen einheitlichen leittechnischen Standard gebracht. Das war durchaus eine Herausforderung, bei der wir in Sachen Steuerungstechnik viel Wissen und wertvolle Erkenntnisse gewonnen haben!“, so Siegfried Jank. Doch mit JaPPOS können nicht nur Kraftwerke gesteuert und überwacht werden. Das robuste und vielfältige System kommt zum Beispiel auch beim Hochwasserschutz zum Einsatz. In Kombination mit den bewährten Stahlwasserbau- und Pumpenlösungen aus eigenem Hause kann Jank hier ebenfalls als Komplettanbieter auftreten.

Zukunft, Trends, „Internet of Things“
Die neueste Version von JaPPOS, die jetzt zum 20. Geburtstag erscheint, wird noch umfassender für die Bedienung per Smartphone und Tablet optimiert. Mit der JaPPOS Powercloud steht bereits die nächste Innovation für die breite Anwendung in den Startlöchern. Durch eine konsequente Weiterentwicklung von JaPPOS werden demnächst alle Kunden zusätzlich eine moderne Cloud-Lösung nutzen können. Datenaufbereitung und Datenbanksysteme wandern von den Kraftwerken weg, hin zu einem hochverfügbaren und sicheren Rechenzentrum. Die Kommunikation erfolgt zukünftig verschlüsselt und gesichert über ein Webportal ähnlich wie beim Online-Banking. Damit bietet man eine hochfunktionale und benutzerfreundliche Lösung, mit der sich jederzeit schnell und komfortabel alle relevanten Kraftwerksdaten online abrufen lassen. Dazu gehören unter anderem Leistungsdaten, Statistiken zur Erzeugung sowie Pegel und Durchflüsse. In letzter Zeit wird die Übermittlung einzelner Daten an Behörden etc. immer wichtiger. Auch dafür stellt das Portal eine hervorragende Schnittstelle mit exakter Trennung der Daten zur Verfügung. Um beim Einstieg in das Portal die wichtigsten Daten sofort auf einen Blick verfügbar zu haben, wurde ein frei konfigurierbares Dashboard entwickelt.  Mit diesen Lösungen ist man bei Jank für das „Internet of Things“ und Industrie 4.0 bestens gerüstet.
Bei einem Punkt wird man laut Siegfried Jank trotz den großartigen Möglichkeiten, die die digitale Welt von heute und morgen bietet, immer standhaft bleiben: „Ein stabiler Anlagenbetrieb ist oberstes Ziel und muss auch immer unabhängig von Cloud und Internet möglich sein!“

           

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