Wdrożenie systemu HMI/SCADA iFIX w

Transkrypt

Wdrożenie systemu HMI/SCADA iFIX
w Oczyszczalni Ścieków w Augustowie
Miejsce wdrożenia
Oprogramowanie HMI/SCADA iFIX zostało wdrożone w oczyszczalni ścieków, będącej zakładem
Wodociągów i Kanalizacji Miejskiej Sp. z o.o. w Augustowie.
Cel wdrożenia
Zadania postawione przed wdrażanym systemem:
• stworzenie jednolitego i pełnego systemu raportowania pracy oczyszczalni,
• monitorowanie i sterowanie podstawowymi parametrami technologicznymi oczyszczalni
w czasie rzeczywistym: przepływy technologiczne, zawartość tlenu w komorach nitryfikacji,
zawartość osadu, utrzymanie właściwego poziomu REDOX,
• redukcja kosztów remontów i wymiany podzespołów,
• możliwość rozbudowy funkcjonalności i rozwijania programu do nadzoru procesu
technologicznego,
• wyeliminowanie potrzeby ręcznego 24 godzinnego sterowania procesem technologicznym
(realizowanego przez pracowników).
Wodociągi i Kanalizacje Miejskie
Sp. z o.o. w Augustowie
Oczyszczalnia ścieków będąca zakładem Spółki,
zlokalizowana jest w południowej części miasta.
Odbiera ona ścieki z terenu miasta Augustowa
i okolicznych wsi. Wybudowana i uruchomiona
została w 1984 roku, a zmodernizowana w latach
1995-1998. Jest to oczyszczalnia mechanicznobiologiczno-chemiczna, z wykorzystaniem technologii osadu czynnego, której maksymalna wydajność
zabudowanych urządzeń pozwala na przyjęcie
ścieków w ilości Qdmax=10 000 m3/d. Oczyszczone
ścieki odprowadzane są do rzeki Netty. Augustów
jest ośrodkiem uzdrowiskowym o unikalnych
walorach przyrodniczych, krajobrazowych i kulturowych, położonym w północno-wschodniej Polsce,
w strefie Zielonych Płuc Polski. Dlatego też
prowadzone są ciągłe działania inwestycyjne, przystosowujące obiekty i urządzenia SUW i oczyszczalni
ścieków do obowiązujących przepisów prawnych
i rygorystycznych norm w zakresie ochrony
środowiska naturalnego.
oczyszczanie ścieków
Sytuacja przed wdrożeniem
Istniejący system nadzoru procesu technologicznego napisany w Turbo Pascalu, komunikował się
ze sterownikami za pomocą wieloportowej karty RS 485. Odczyt i zapis informacji ze sterowników
odbywał się sekwencyjnie. Z powodu dużych czasów opóźnień (wynikających z metody
komunikacji), kontrola poziomu tlenu w komorach nitryfikacji nie była możliwa w założonym przedziale
parametrów – 2 mg/l.
Częste włączanie przekaźników sterujących pracą dmuchaw powodowało ich systematyczne
awarie i generowanie kosztów (przekaźniki 3 fazowe 40KW).
Przepływy technologiczne na zaworach KP1-KP4 nie były realizowane w pętli sprzężenia zwrotnego.
Zanim informacja o założonym przepływie dotarła do komputera, zawór był całkowicie otwarty,
a przepływ zbyt duży – następowała zatem konieczność zamknięcia zaworu. Informacja o całkowitym
zamknięciu i zatrzymaniu przepływu docierała zbyt późno – komputer zatem przystępował do
otwierania zaworu. I tak w pętli.
Sterowanie odbywało się ręcznie (pracownik ustawiał właściwy kąt otwarcia w wyniku metody
kolejnych przybliżeń). Brak dokumentacji do programu monitorującego uniemożliwiał zmianę czy
modernizację monitoringu procesu. Szczątkowa forma raportowania była przyczyną dodatkowej
czasochłonnej pracy ludzi przygotowujących dane statystyczne.
Stacja uzdatniania wody – hala pomp
Dmuchawy
Schemat instalacji
stacja operatorska
HMI/SCADA iFIX 5.8 PL
RS-232
RS-485
konwerter
PROFIBUS
PLC 1
PLC 2
PLC 3
PLC 4
PLC 5
PLC 6
PLC 7
PLC 8
zlewnia
MODBUS
PLC MITSUBISHI
falowniki
szafy sterownicze
szafy sterownicze
URZĄDZENIA ELEKTRYCZNE OCZYSZCZALNI
Zakres wdrożenia i jego przebieg
Wdrożenie było dwuetapowe:
Etap I: Realizowany w 2007 roku, obejmował wymianę oprogramowania nadzorującego na
Proficy SCADA iFIX Standard 900 I/O Runtime 3.5 PL, sterowników Siemens na serię
obecnie produkowaną (CPU224), modernizację oprogramowania sterowników i wymianę
medium komunikacyjnego na ProfiBus (komunikacja ze sterownikami odbywa się za pomocą
jednego portu komunikacyjnego). Etap I modernizacji trwał ok. 6 miesięcy i pracowały przy
tym 4 osoby. Całość starego projektu została przeniesiona do iFIX-a.
Etap II: Realizowany w latach 2015-2016 obejmował aktualizację systemu operacyjnego
komputera sterującego procesem technologicznym (Windows 7 SP1 64b), aktualizację
oprogramowania iFIX SCADA do wersji 5.8 PL, zastosowanie do sterowania dmuchawami
falowników i przepustnic, wymianę okablowania sterującego i energetycznego, wizualizację
i sterownie nowymi elementami w programie do nadzoru. Trwał ok. 6 miesięcy, przy
modernizacji było zaangażowanych kilkanaście osób (od strony modernizacji i aktualizacji
oprogramowania 2 osoby).
System obecnie jest wykorzystywany przez pracowników oczyszczalni do całodobowego
nadzoru i sterowania procesem technologicznym, przez pracowników laboratorium
i kierownictwo do raportowania (wykresy trendów dobowych i miesięcznych) oraz kontroli
podstawowych parametrów ścieków i wody oczyszczonej (tlen, REDOX, osad, zawartość
fosforu itp.).
Trudności i funkcje realizowane przez system: problemem była migracja starszej wersji
oprogramowania do sterowników do wersji obecnej i zmiana sposobu komunikacji ze
sterownikami. System obecnie realizuje wszystkie założone na etapie planowania
funkcje. Został osiągnięty główny cel wdrożenia – automatyczne utrzymywanie w
założonym zakresie podstawowych parametrów procesu technologicznego (tlen, osad,
zawartość zanieczyszczeń). Znaczne ograniczenie awarii i przestojów w pracy dmuchaw
napowietrzających komory nitryfikacji poprzez zastosowanie falowników (ok. 70%).
Sterowanie dmuchawami i przepustnicami dmuchaw z poziomu programu do nadzoru. Pełne
raportowanie wszystkich trendów gromadzonych przez sterowniki.
Niestandardowe rozwiązanie: do sterowania falownikami wykorzystywany jest sterownik
Mitsubishi który protokołem ModBus komunikuje się ze sterownikiem Siemensa (CPU224CP –
dwuportowym). Za pomocą tego połączenia realizowana jest komunikacja dwustronna,
umożliwiająca pełną kontrolę pracy falowników oraz sterownie przepustnicami tlenu w sytuacji
awarii systemu Mitsubishi. Wymagało to ręcznego oprogramowania zarówno po stronie
sterownika Mitsubishi jak i od strony Siemensa, komunikacji i wizualizowania tego od strony
oprogramowania iFIX-a.
Całość wdrożenia i modernizacji wyniosła ponad 1,5 miliona złotych (zakres modernizacji
sterowników i oprogramowania – 200 tys. złotych).

Wysoka niezawodność sprawdzona
w ponad 350 000 zakładów produkcyjnych
na całym świecie

Od 25 lat na polskim rynku

Polska wersja językowa

Podtrzymanie pracy systemu w przypadku
awarii dzięki zaawansowanej technologii
redundacji

Duża elastyczność dzięki wbudowanemu
językowi skryptowemu i technologii .NET

Szybkie wdrożenie i łatwa integracja
(MES, Workflow i ERP)

Sprawdzona komunikacja z większością
urządzeń automatyki
Pompownia
Wypowiedzi osób odpowiedzialnych za wdrożenie
System HMI/SCADA – iFIX zapewnia nam kontrolę procesu technologicznego oczyszczania ścieków z
wykorzystaniem osadu czynnego. Dzięki oprogramowaniu mamy pełny wgląd do zmiennych typu: gęstość
osadu, zawartość tlenów, zakres otwarcia przepustnic napowietrzania, czy wielkość Redox komór
denitryfikacji. Kadra operatorska jest w stanie uruchomić procedury kontrolno – pomiarowe procesu
oczyszczania ścieków komunalnych. Za pośrednictwem utworzonych w systemie kontrolek jesteśmy
w stanie zdalnie zarządzać i sterować pracą poszczególnych sekcji oczyszczalni, przez co posiadamy
zdalny wpływ na przebieg procesu technologicznego bez narażania i zagrożenia dla człowieka. Człon
raportowania służy nam do bilansu i rozliczeń pracy oczyszczalni, zaś trendy zapewniają nam analizę
zdarzeń występujących awarii i zagrożeń powstałych w wyniku zmian gospodarki ściekowej.
Tomasz Wojszko
Prezes Zarządu
Spółki Wodociągi i Kanalizacje Miejskie
Spółka z o.o. w Augustowie
Wykres poziomu tlenu
Główne okno procesu technologicznego
Jakie korzyści dla zakładu wynikają z przeprowadzonego wdrożenia?
• Eliminacja najczęstszych przyczyn awarii i przestojów (praca dmuchaw)
• Umożliwienie pełnego raportowania wszystkich trendów gromadzonych przez sterowniki
• Kontrola czasu pracy wszystkich pomp oczyszczalni
Budynek Zakładu
Reaktory
* Znak GE Digital
© 2016 VIX Automation sp. z o.o. Wszelkie prawa zastrzeżone.
Wszelkie nazwy i znaki zastrzeżone są własnością ich prawnych właścicieli.
VIX Automation sp. z o.o.
Autoryzowany Dystrybutor
GE Digital
Siemianowicka 5a, 40-301 Katowice
tel.: 32 782 71 90, 32 358 20 20
fax: 32 782 71 99, 32 358 20 29
www.vix.com.pl, [email protected]