工業 4.0 已經無處不在：無論是在生產工廠、辦公場所還是居家環境。在世界各地，各種過程之間的聯系越來越緊密。水務管理也面臨同樣的發展趨勢，其過程管理被稱為“水務 4.0”。數字化和自動化趨勢是水務 4.0 的核心主題。

斯圖加特市政自來水公司同樣面臨著巨大挑戰，即需要對排水系統的過程控制系統 (PCS) 進行升級改造，還需要適應未來的發展。在萬可的支持下，Mitsubishi Electric Group 旗下的 ME-Automation Projects GmbH 公司開發出一套開創性解決方案。

對現代化過程控制系統的需求日益增長

更快速、更透明、更高效：在水務管理中，各個過程之間的聯系越來越緊密，要求也在不斷提高。斯圖加特排水系統面臨同樣的挑戰。斯圖加特市政自來水公司負責管理州首府長達 1685 公里（1047 英里）的排水系統。該排水系統是德國最大的排水系統之一，擁有 51 個雨水收集池、82 個雨水溢流池和 32 個污水泵站。

面臨的挑戰：過時的軟件和備件采購問題使斯圖加特市政自來水公司對整個過程控制系統的維護力不從心。

這也意味著公司必須投入大量的人力。公司很快意識到，對這一具有 25 年歷史的控制系統進行現代化改造仍無法滿足現在日益增長的需求。因此，斯圖加特市政自來水公司的決策者選擇大規模改造以及更換現有過程控制系統。

公司為此啟動了一項現代化過程控制系統采購項目，用于滿足排水系統特種設備的數據采集和遠動控制需求。但是，市場上有哪些智能解決方案可以滿足如此高的要求？為了準確掌握各種解決方案的優勢，公司進行了全面的市場分析。

負責市政自來水公司特種設備過程控制系統的 Georgios Doanoulakis 先生說道：“為了能夠做出明智的決定，我們對兄弟單位的大量城市規劃和市政解決方案進行了實地考察。我們與相關人員進行了深入的經驗交流，并最終開發出我們的解決方案?！?/span>

ME-Automation Projects GmbH 憑借自家研發的 PMSX?pro 過程控制系統和萬可遠動控制解決方案在公開招標中成功中標。

整個過程控制系統實現完全現代化

“我們的目標是使整個系統協調發展并將其提升到一個全新的水平。最終，構建一個完整的系統必須采用適當的結構?！?span style="font-family:Calibri">ME-Automation Projects GmbH 高級銷售經理 Michael Juch 在總結前期工作時說道。

Juch 先生自 2004 年起就任職于 ME-Automation Projects，十分熟悉為基礎設施領域制定復雜解決方案時面臨的諸多挑戰。其中一個子領域就是污水處理廠 – 即為本案例中的斯圖加特排水系統需要進行大規模的現代化改造。

但是首先，讓我們再次回到最初的話題！

由于排水系統極為復雜，因此對新的過程控制系統要求極高，而且還要考慮到日后的服務區域的擴展問題。實現系統的模塊化擴展的同時不降低系統性能，這樣才能有效保護客戶的投資，這一點與高可用性的分布式控制系統體系結構一樣重要。

除了技術要求外，日程安排本身也不同尋常，因為首先需要逐步斷開以電話線路搭建的現有模擬連接，然后再建立新的安全通信連接。

第一階段是對 500 個特種設備中的 20 或 40 個，對其過程控制系統（第 1 和第 2 施工階段）進行改造。為此，首先要在中央控制站建立新的過程控制層級，然后建立通信連接。

在一期擴展階段，過程控制層級由控制站、冗余過程服務器、用于連接特種設備的冗余 VPN 路由器、用于安全通信的 IT 應用服務器以及存檔服務器組成。

聯合自動化解決方案

市場上有哪些現成的解決方案？為了能夠應對新的要求，還需要開發哪些產品？

這些是確保未來可持續發展的核心問題 – 同樣適用于 ME-Automation Projects 和萬可的聯合項目。兩家公司已經合作多年，Juch 先生給予積極評價：

“萬可自動化組件運行穩定可靠且具備成本效益，

并且實際運行指標良好。”

“我們使用自己的控制系統，并與相應的萬可硬件組件（模塊化 WAGO-I/O-SYSTEM）集成，成功對排水系統（第 1 和第 2 施工階段）實施現代化改造，”Juch 先生說道。

輕松連接到現場自動化系統以及確保過程控制系統數據傳輸的安全性，這兩點至關重要。

WAGO-I/O-SYSTEM 的一大優勢是其配有大量的模擬量輸入/輸出模塊和數字量輸入/輸出模塊。

此外，大量的接口使一套設備內可以集成多種組件和系統零件。

通過使用支持 IEC 60870-5-104 遠動控制協議的 750-880/025-001 遠動控制器建立與 PMSX?pro 過程控制系統的連接。

萬可解決方案已獲多項國際認證，使其成為多種應用的理想選擇 - 即便面對要求極其苛刻的環境條件，也能輕松應對。

IT 安全和集成分析選項

數據是否安全，傳輸是否加密？在重要的基礎設施應用中，硬件需要滿足安全要求方面的各項特殊條件。

萬可提供的組件可以通過 IPsec 或 OpenVPN 直接在控制器層級實現數據加密。此外，除了集成防火墻外，其他加密技術都是基于 Linux? 實現的。因此，控制器的使用符合 BDEW 白皮書和 BSI IT 安全目錄的要求。

在此排水系統項目中，采用 LTE 和 DSL 聯網。通信使用 OpenVPN 和符合 IEC 60870-5-104 的遠動協議。斯圖加特市政自來水公司項目的一個亮點是使用現場 CDA 云與控制系統進行通信。

此外，集成的分析和評估功能可以對排水系統在流入和流出、回水以及雨水收集和雨水溢流池水位（例如暴雨過后）等方面的指標進行追蹤。ME-Automation Projects 的 PMSX?pro 過程控制系統使所有問題迎刃而解。

工作人員可借助該系統對歷史過程狀態實施連續的動態監控，通過延時功能對原始過程圖像進行可視化以獲得歷史過程狀態。

面向未來

斯圖加特排水系統的現代化改造是一個持續的過程，按計劃將對整個斯圖加特地區的多達 500 個子系統進行自動化改造。但有一點非常明確 – 我們將在客戶的“水務 4.0”之路上全程提供幫助。