Skip to main content
K zobrazení této stránky byl použit automatický překlad. Chcete ji raději zobrazit v angličtině?
PŘÍPADOVÁ STUDIE Efektivní čištění díky modernizaci automatizace
PŘÍPADOVÁ STUDIE

Efektivní čištění díky modernizaci automatizace

Modernizace čistírny odpadních vod v Suwałki, kterou provedla společnost ATER Logic, umožnila zavedení jednotného řídicího systému pro jednotlivé instalace.

Využití zařízení a softwaru Siemens v tomto procesu pomohlo zefektivnit provoz zařízení, umožnila diagnostiku a monitorování procesů a zvýšila provozní bezpečnost zařízení.

Vodárenská a kanalizační společnost v Suwałki (PWik Suwałki Sp. z o.o.) je zodpovědná za zásobování vodou obyvatelům města, jakož i sběr a čištění odpadních vod. Elektrárna přijímá odpadní vodu z celého města, okolních vesnic a nekanalizovaných oblastí. Do roku 2024 byla čistírna provozována pomocí rozptýleného a zastaralého systému řízení a vizualizace procesů. V důsledku nutných, ale nekoordinovaných rozšíření automatizace byly různé části zařízení provozovány pomocí různých řídicích jednotek, softwarových platforem a dozorových systémů. Tato situace ztěžovala každodenní provoz a bránila účinné detekci poruch.

„Nejzávažnějším problémem v čistírně byla rozmanitost a neúčinnost používaných řídicích systémů. Každá instalace měla jiné uživatelské rozhraní, neexistovala jednotná metoda prezentace dat a archivace procesních dat byla neúplná. Nedostatečná technická podpora a neschopnost provádět úpravy navíc významně bránily každodennímu provozu,
- připomíná Łukasze Kurzyna, CEO společnosti PWik Suwałki Sp. z o.o.

Dalším klíčovým aspektem pro provozovatele čistíren odpadních vod byl proces provzdušňování v biologických komorách, který hraje klíčovou roli při správném průběhu nitrifikace a denitrifikace. Nesprávná kontrola dmychadel, difuzorů a vzduchových ventilů vedla k neoptimální spotřebě energie, způsobila kolísání hladiny kyslíku a vedla k nestabilitě parametrů vyčištěných odpadních vod. Tím se zvýšilo riziko nedodržení platných environmentálních norem.

Siemens case study PWiK Suwałki-02-1280x720

Jedním z klíčových úkolů v procesu modernizace bylo zvýšení účinnosti řízení provozu dmychadel, difuzorů a vzduchových ventilů.

Cíl implementace: jednotný automatizační systém

Hlavním důvodem zahájení modernizace čistírny byla potřeba sjednotit řídicí systém nahrazením stávajících rozptýlených zařízení jedním soudržným systémem. Cílem implementace bylo také zlepšit proces provzdušňování a zvýšit spolehlivost a provozní bezpečnost zařízení.
Projekt, který trval celkem deset měsíců, začal podpisem smlouvy v červenci 2024. První fáze zahrnovala návrh, prefabrikaci a dodání systému dohledu.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 4-1

Po modernizaci zajišťuje řádný provoz dmychadel a ventilů stabilizaci technologických parametrů v biologických komorách a přesnou optimalizaci spotřeby energie.

V rámci plánovaných prací byla dodána a uvedena do provozu průmyslová síť a postupně byly dodávány specializované řídicí a přístrojové rozvaděče (AKPiA) pro deset technologických oblastí. V následujících fázích byl celý systém uveden do provozu a optimalizován. Projekt byl ukončen tréninkem zaměstnanců v květnu 2025.
Stojí za to zdůraznit, že veškeré práce byly provedeny, zatímco zařízení zůstalo plně funkční. Všechny systémy a software byly implementovány bez přerušení technologického procesu. „Nová řešení založená na komponentech Siemens přispěla ke zvýšení spolehlivosti a provozní bezpečnosti čistírny.

„Centralizované monitorování všech zařízení v reálném čase z jedné pracovní stanice nám pomáhá detekovat a řešit poruchy a také umožňuje vzdálený dohled. Vývoj nových řídicích algoritmů pro všechny systémy zařízení přinesl konkrétní očekávané výsledky. Zejména nový provoz dmychadel a ventilů zajišťuje mimo jiné stabilizaci technologických parametrů v biologických komorách a přesnou optimalizaci spotřeby energie“
vysvětluje Andrzej Maziarz, technický a vývojový ředitel společnosti PWik Suwałki.

Zlepšení kvality v kontrolní oblasti

Modernizace řídicího systému čistírny odpadních vod v Suwałki byla založena na redundantních řídicích jednotkách řady S7-1500 (S7-1517H‑3PN). Redundance klíčových zařízení výrazně zvýšila spolehlivost a stabilitu celého systému. Díky použití zařízení Siemens jsou nyní technologické procesy řízeny konzistentním způsobem, s minimálním rizikem selhání. '

„V rámci modernizace provedli specialisté společnosti ATER Logic komplexní výměnu a rozšíření řídicí infrastruktury. Dříve rozptýlený systém založený na více počítačích a nekonzistentních řešeních byl nahrazen jediným moderním redundantním nastavením. Toto řešení zajišťuje nepřetržitý provoz systému i v případě poruchy řídicí jednotky, vyšší úroveň procesní bezpečnosti a výrazně snížené riziko neplánovaných odstávek, což se promítá do vyšší stability a efektivity celé instalace. Veškerá technologická zařízení byla napojena na jediné kontrolní středisko. V důsledku toho se provoz zařízení zjednodušil, snížilo se riziko lidské chyby a diagnostika poruch a reakce na hrozby jsou mnohem rychlejší,“
- hodnotí Sławomir Kalita, manažer prodeje Siemens Polska.

Další důležitou oblastí implementace byla změna logiky řízení provzdušňování.

„Před modernizací byl systém nepřesný a nestabilní — technologické parametry se často odchylovaly od požadavků procesu a dmychadla a ventily fungovaly neefektivně, což vedlo k vysoké spotřebě energie. Díky implementaci nových řídicích algoritmů jsme stabilizovali hladinu kyslíku, zavedli dynamickou regulaci dmychadla a umožnili automatické řízení provzdušňovacích ventilů. Díky naší práci je nyní možné plynulé a přesné ovládání provzdušňovacího systému,“
- zdůrazňuje Tomasz Prusinowski, CEO ATER Logic, integrátora odpovědného za implementaci.

Třetí oblastí, na kterou se modernizace vztahovala, zahrnovala zlepšení provozní bezpečnosti. Dříve nekompatibilní systémy zvyšovaly riziko poruch, znemožňovaly optimalizaci a nezbytné úpravy a postrádaly komplexní monitorování zařízení. Výsledkem implementace byl jednotný poplachový a diagnostický systém umožňující dálkový dohled nad většinou zařízení. Výsledkem je, že software a řadiče nyní pracují v jediném standardizovaném prostředí. Snížily se prostoje a náklady na opravy, zlepšila se spolehlivost zařízení a výrazně se zvýšila provozní bezpečnost.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 5-2

V rámci plánovaných prací byla dodána a uvedena do provozu průmyslová síť a postupně byly dodávány specializované rozvaděče.

Účinky modernizace řídicího algoritmu

V rámci modernizace byly regulátory od různých výrobců nahrazeny redundantní řadiče Siemens SIMATIC S7‑1500H které spravují celé zařízení. Kromě toho, byla dodána inženýrská pracovní stanice vybavená softwarem TIA Portal a zadáno. Tato pracovní stanice umožňuje plný provoz hlavního řadiče, analýzu výkonu algoritmu a možnost zavádět úpravy řídicí logiky pro celé pracoviště.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 6-1

Dříve rozptýlený systém založený na více počítačích a nekonzistentních řešeních byl nahrazen jediným moderním redundantním nastavením postaveným na řadiči SIMATIC S7-1500.

„Dříve byla implementace změn v algoritmech obtížná — neexistovaly žádné inženýrské nástroje, jako je TIA Portal, a každá část řídicího systému fungovala v samostatném prostředí. Nová architektura poskytuje plnou kontrolu, možnosti vývoje a schopnost udržovat konzistentní řídicí systém.“
- poznamenává Tomasz Prusinowski.

Spolu s výměnou řídicího algoritmu byla sjednocena i celá řídicí vrstva. Díky softwaru TIA Portal byla implementována standardizovaná řídicí logika pro celé zařízení. To umožnilo zavést jeden koherentní systém. Všechny technologické jednotky nyní sdílejí jednotné rozhraní, alarmy, řídicí strukturu a archivaci dat. Výsledkem je efektivnější práce obsluhy, rychlejší reakce na odchylky a kompletní historie procesů umožňuje důkladnou optimalizační analýzu.

Nejdůležitější novinkou v řídicím systému byla implementace fuzzy logického řadiče. Současně analyzuje více procesních parametrů, včetně koncentrace kyslíku, organické zátěže, průtoku odpadních vod, koncentrace kalu, stavu aktivovaného kalu a zatížení biologických komor. Na základě těchto údajů určuje optimální potřebu kyslíku. Regulátor plynule reguluje dmychadla, vzduchové ventily a distribuci vzduchu mezi biologickými zónami.

„Na rozdíl od předchozího systému regulátor nereaguje binárním způsobem zapnutí/vypnutí — místo toho předvídá a přizpůsobuje se změnám procesu. Udržuje stabilní hladinu kyslíku i za rychle se měnících podmínek.“
- zdůrazňuje Tomasz Prusinowski.

Klíčové výhody modernizace

V rámci modernizace byla kompletně nahrazena veškerá zařízení odpovědná za dohled nad technologickými procesy.
Klíčovým prvkem nové infrastruktury bylo přidání serverové skříně obsahující dva redundantní řadiče Siemens S7-1500H spolu s vysoce dostupným počítačovým systémem.
Toto řešení zajišťuje nepřetržitý provoz řídicího systému — v případě poruchy jednoho regulátoru druhý okamžitě přebírá jeho funkce bez ovlivnění probíhajících řídicích procesů.

Sjednocení uživatelského rozhraní v celém zařízení, centralizace archivace procesních dat a implementace inženýrské pracovní stanice výrazně zlepšily spolehlivost, transparentnost a analytické schopnosti řídicího systému. Tato opatření také zjednodušila provoz a technickou údržbu.

Výměna hardwaru prováděná společností ATER Logic měla za cíl zajistit vysokou spolehlivost a nepřerušovaný provoz systému. Modernizace byla z velké části založena na hardwarových a softwarových řešeních Siemens. Redundantní řídicí jednotky PLC minimalizují riziko prostojů, zatímco Napájecí zdroje SITOP a moduly UPS udržují systém v chodu i v případě výpadku napájení. Díky distribuci ET200SP I/O stanice a nová komunikační síť, systém lze snadno rozšířit a integrovat s dalšími zařízeními. Implementovaná ochranná zařízení chrání operátory a zařízení před poruchami a přepětím a nová komunikační infrastruktura a systém hlášení SQL Server Reporting Services umožňují rychlejší provoz a efektivní tvorbu procesních analýz a reportů.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 11

Implementace inženýrské pracovní stanice založené na TIA Portal zlepšila spolehlivost řídicího systému a zjednodušila provoz a technickou údržbu.

Společnost Siemens hrála klíčovou roli při modernizaci řídicího a komunikačního systému a poskytovala jak technickou podporu, tak dodávku automatizačních řešení. Společnost působila jako projektový partner, poskytoval poradenství v oblasti systémové architektury a výběru optimálních komponent.
Lukasz Kurzyna, CEO, PWiK v Suwałkach Sp. z o.o.
CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 13-1

Napájecí zdroje SITOP a moduly UPS udržují systém v chodu i v případě výpadku proudu.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 13-2

Díky distribuovaným I/O stanicím ET200SP a nové komunikační síti lze systém snadno rozšířit a integrovat s dalšími zařízeními.

Díky implementaci bylo zajištěno jednotné uživatelské rozhraní ve všech zařízeních, což výrazně usnadňuje provoz, diagnostiku a monitorování. Důležitým prvkem, který zvýšil použitelnost, bylo také zlepšení a automatizace procesu čištění v biologické sekci.
Modernizace řídicích algoritmů pro dmychadla a ventily umožnila stabilizovat hladinu kyslíku v biologických komorách a optimalizovat spotřebu energie.

„Provzdušňování obvykle představuje 50— 60% provozních nákladů čistírny, a proto zlepšení těchto procesů výrazně zvýšilo účinnost zařízení a přineslo značné úspory energie pro její provoz,“
- zdůrazňuje Tomasze Prusinowského z ATER Logic

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 15-01

Provedená práce se promítla do ještě lepší schopnosti uspokojit potřeby obyvatel Suwałki a okolních oblastí.

Modernizace umožnila monitorování všech zařízení v reálném čase z jedné pracovní stanice, zrychlila detekci a řešení poruch a umožnila vzdálený dohled nad instalací. Společnost PWiK Suwałki také otevřela nové příležitosti, pokud jde o automatizovaný dohled, autonomní provoz a implementaci inteligentních řídicích strategií.

„Důležitým cílem realizace byla také příprava čistírny na budoucí modernizace. Díky vynikající spolupráci mezi klientem, integrátorem a poskytovatelem technologií jsme vytvořili podmínky pro další rozšiřování automatizace do budoucna. Zajistili jsme lepší integraci s dalšími systémy v zařízení, jako je nakládání s kalem, bioplynová stanice a přijímací stanice,“
- vysvětluje Sławomir Kalita ze společnosti Siemens.

Modernizace přivedla naše zařízení do éry inteligentního, autonomního řízení zdrojů. To vše se projeví ještě lepším dosažením našich cílů, zlepšenou spolehlivostí systému, výraznými úsporami energie a především schopností ještě lépe uspokojit potřeby obyvatel Suwałki a okolních oblastí.
Andrzej Maziarz, PWiK Suwałki