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Optimiser les stations d'épuration de petite taille

Un équipement éconergétique et un système de contrôle de pointe convivial réduisent la charge de travail des employés et permettent d'économiser de l'argent pour la municipalité en réduisant les coûts énergétiques. Un véritable gagnant-gagnant pour l'environnement, les gens et la municipalité.

C'est une matinée glaciale dans la petite municipalité de Prosselsheim, à quelques kilomètres au nord-est de la ville de Würzburg en Allemagne. Une équipe de SüdWasser, un fournisseur de services publics municipaux et industriels d'eau potable et d'eaux usées, travaille avec Siemens pour remplacer le système de surveillance du niveau dans une station de levage de prise d'eaux usées de la station d'épuration de Prosselsheim. Un nouveau compteur de niveau radar surveillera en permanence le niveau dans la station de pompage et transférera les relevés au système de contrôle SIMATIC WinCC Unified pour la documentation, la visualisation et l'archivage. Cette solution permettra à Elmar Scholl, qui travaille pour la municipalité de Prosselsheim, d'ajuster les points de commutation des pompes d'égout à tout moment et d'optimiser les performances des stations de levage — y compris en déplacement ou à la maison, grâce à un accès à distance flexible via un navigateur web.

Plante de traitement des eaux usées d'Estenfeld Prosselsheim Plan aérien
Plan de Michael Werner

Des années 90 à l'année 2024

Le compteur de niveau radar est le dernier ajout aux unités de traitement des eaux usées de la petite usine avec une capacité de traitement de seulement 1 500 équivalents population. Des usines de taille similaire peuvent être trouvées partout en Allemagne — et la situation initiale avant la mise à niveau était également assez typique pour de telles usines, comme le rappelle Michael Werner, ingénieur de SüdWasser : « La station de traitement des eaux usées a été mise en service en 1993. Trente ans plus tard, de nombreuses unités installées dans l'usine n'étaient plus conformes aux normes d'efficacité actuelles, et la technologie de contrôle montrait également son âge. C'est pourquoi Prosselsheim a fait appel à SüdWasser pour mettre en œuvre une refonte complète de l'usine : « Nous avons essentiellement mis à jour toute la technologie de processus et de contrôle avec des systèmes de pointe. »

Nous avons mis à jour toute la technologie de processus et de contrôle avec des systèmes de pointe.
Michael Werner, Ingénieur, Südwasser
L'usine doit fonctionner en mode automatique autant que possible et fournir les meilleurs résultats avec un investissement de temps minimal.
Elmar Scholl, Municipalité de Prosselsheim
L'équipe a sorti l'ancienne armoire, en a installé la nouvelle, et connecté le système, et le soir du même jour, l'usine était opérationnelle. Chapeau décollé !<br/>
Elmar Scholl, Municipalité de Prosselsheim

Exigences : Fiabilité, efficacité et facilité d'utilisation

Prosselsheim est une petite municipalité, et le temps et le personnel pour faire fonctionner la station d'épuration sont des ressources rares. Lors de la sélection d'un système de contrôle approprié, la fiabilité était ce qui comptait le plus, dit Scholl, qui travaille pour le département des services d'infrastructure de la municipalité : « La surveillance et l'exploitation de la station d'épuration n'est qu'une de mes responsabilités. Je suis sur place uniquement pour les mesures et les contrôles quotidiens ; le reste du temps, j'ai besoin que l'usine fonctionne en mode automatique autant que possible et qu'elle produise les meilleurs résultats avec un investissement de temps minimal.

Etenfeld Prosselsheim station d'épuration Portrait Elmar Scholl
Panneau d'opérateur local de la station d'épuration d'Etenfeld Prosselsheim

Un package convaincant pour le système de contrôle

Choisir le bon système de contrôle pour l'usine n'était pas seulement une question de prix pour Prosselsheim et SüdWasser, « même si c'est, bien sûr, un aspect important pour les petites municipalités, dit Werner. Pour Scholl, le facteur décisif a été la rétroaction positive des opérateurs de la station d'épuration d'une communauté à proximité de Prosselsheim : « Nous avons demandé aux opérateurs s'ils sont satisfaits de la solution, surtout lorsqu'il y a un problème. Ce qu'ils nous ont dit, c'est que Siemens fournit un soutien exceptionnel en tant que partenaire du projet : un appel téléphonique, et le problème est résolu. » En fin de compte, le package de modernisation de Siemens faisait l'affaire, et Siemens a remporté le contrat de fourniture et d'intégration des systèmes électriques et de contrôle — « et c'était la bonne décision, » confirme Werner.

Toutes les actions de l'opérateur se ressemblent sur un PC, le panneau de l'opérateur local ou un appareil mobile.

Surveillance et documentation fiables sur site et à distance

Depuis 2023, la station d'épuration de Prosselsheim utilise une solution intégrée pour le système de contrôle et l'automatisation de l'usine de Siemens. Les systèmes distribués à distance, tels que le réservoir de débordement des eaux pluviales, sont connectés au système de contrôle et au système de maintenance à distance via un accès au réseau cellulaire sécurisé basé sur un VPN (Virtual Private Network) à l'aide de Telecontrol Server Basic, ce qui garantit qu'il n'y a pas d'interruption du système ici non plus. Toutes les opérations peuvent être surveillées et contrôlées dans SIMATIC WinCC Unified, y compris via un Tablet PC mobile. L'accès à distance nécessite uniquement un navigateur Web, donc la solution ne nécessite aucun entretien, et les fonctionnalités de cybersécurité intégrées garantissent un accès à distance sécurisé, ce qui est essentiel pour tout système d'infrastructure critique.

Un homme d'âge moyen regardant une tablette.
Estefeld Prosselsheim station d'épuration Analyser le comportement de l'usine

Modernisation transparente en une seule journée

Siemens a conçu la solution pour Prosselsheim pour qu'elle serve de type de plan pour d'autres petites stations d'épuration des eaux usées. Les composants standardisés et harmonisés permettent une modernisation facile des systèmes de contrôle et d'automatisation, une promesse que Siemens a pu tenir pleinement à Prosselsheim, comme le rappelle Scholl : « Mettre l'eau tampon pendant plusieurs jours n'est pas une option pour notre usine, donc la modernisation a dû avoir lieu pendant l'exploitation en cours. » Et c'est exactement comme ça que le changement s'est produit : « En une seule journée, l'équipe a sorti l'ancienne armoire, en a installé la nouvelle, et connecté le système, et le soir du même jour, l'usine était opérationnelle. Chapeau décollé ! »

Transition en douceur

Passer de l'ancien système au nouveau s'est fait tout aussi bien pour Scholl. Toutes les actions de l'opérateur se ressemblent sur un PC, le panneau de commande local ou un appareil mobile, ce qui rend le système très intuitif : « C'est vraiment très facile de travailler dans le système et, par exemple, d'ajuster les points de consignation, dit Scholl. « Je me connecte, clique une fois, et je sais ce que je dois faire. Aucun cours de training n'est nécessaire. » La solution intuitive nécessite un effort de training minimal, afin que les collègues puissent facilement remplir Scholl en cas de besoin. Annika Schultheiß, technicienne en traitement de l'eau chez SüdWasser, le confirme. Elle soutient le personnel de la station d'épuration, y compris Scholl, avec l'optimisation sur place et aime aussi travailler avec SIMATIC WinCC Unified elle-même : « Je peux, par exemple, suivre facilement le comportement du système en utilisant la vue des tendances — les modifications que nous avons apportées, les changements dans l'usine, le résultat.

Exploitation mobile de la station d'épuration d'Etenfeld Prosselsheim
Réservoirs de la station d'épuration d'Etenfeld Prosselsheim

La transparence soutient l'optimisation des processus

Et les résultats du projet de modernisation sont déjà impressionnants : Le remplacement des anciennes unités de traitement permet à lui seul d'économiser environ 500 kWh d'énergie pour la municipalité par jour. « Cela m'a déjà valu les éloges du maire, » dit Scholl avec un grin. Toutes les données de consommation d'énergie sont enregistrées par les appareils SENTRON PAC et transmises au système de contrôle. L'amélioration de la transparence avec le nouveau système de contrôle aidera également Scholl et Schultheiß dans les futures optimisations de processus : « Nous travaillons à l'amélioration de la performance du traitement et de l'efficacité énergétique, » dit le technicien.

Notification et alertes automatiques

Si quelque chose ne fonctionne pas comme prévu dans l'usine, Scholl est automatiquement averti par SMS. Bientôt, cette notification sera complétée par le Application Alarm Control Center de Siemens Solution Partner Alarm IT Factory. L'application envoie les notifications pertinentes, les statuts des messages et la disponibilité de l'équipe aux destinataires spécifiés. Autre fonctionnalité pratique : les alertes nocturnes hautement prioritaires déclenchent une sonnerie de téléphone mobile qui est répétée jusqu'à ce que le message ait été accusé de réception.

Système de contrôle de la station d'épuration d'Etenfeld Prosselsheim

Rapports réglementaires avec un peu plus qu'un simple clic de souris

Combiner le système de contrôle avec le module complémentaire WinCC PM-ANALYSE remplace également le journal des opérations sur papier laborieusement tenu. Toutes les données sont enregistrées numériquement, afin que Scholl puisse suivre et analyser les données provenant de différentes sources, y compris les résultats des sondes manuelles et des mesures. Une fonctionnalité qui réduit considérablement la charge de travail est la création de rapports obligatoires pour la DWA (German Water, Wastewater, and Waste Association) et la transmission via l'interface DABay. Scholl est particulièrement reconnaissant pour cette fonctionnalité : « Avant, nous avions enregistré les valeurs de processus dans notre journal de bord et devions compiler et analyser manuellement ces valeurs, ce qui prenait deux ou trois jours. Et, bien sûr, des erreurs de calcul et des erreurs se sont produites. Maintenant, les rapports conformes à la DW ne prennent que quatre ou cinq heures : Toutes les données sont compilées dans le modèle approprié en un clic. La seule chose qui reste à faire est de vérifier le rapport et de l'envoyer à l'autorité de l'eau.

Meilleure compréhension du processus de traitement

Pour Werner, les avantages du nouveau système de contrôle vont au-delà de l'amélioration du fonctionnement quotidien et de l'efficacité de l'installation ; le système donne également aux opérateurs un meilleur accès à l'usine et aux données de l'usine, sans nécessiter de capteurs coûteux. « Vous pouvez faire plus avec les données dont vous disposez. Cela vous permet de mieux contrôler le processus de traitement. Cela donne aux opérateurs la confiance nécessaire pour tester de nouvelles stratégies — et donc le nouveau système de contrôle conduit à une meilleure compréhension du processus de traitement dans son ensemble. » L'intégration de la station de levage contribuera sans aucun doute aussi à cette meilleure compréhension. L'appel d'offres pour la mise à niveau des stations distantes restantes est déjà en cours de préparation, dit Werner, « et ce serait bien si Siemens devait également obtenir ces contrats. »

Il est vraiment très facile de travailler dans le système et, par exemple, d'ajuster les points de consigne. Je me connecte, clique une fois, et je sais ce que je dois faire. Aucun cours de training nécessaire.
Elmar Scholl, Municipalité de Prosselsheim
Je peux facilement suivre le comportement du système en utilisant la vue des tendances — les modifications que nous avons apportées, les changements dans l'usine, le résultat.
Annika Schultheiß, Technicien de traitement de l'eau, SüdWasser
Il prenait deux ou trois jours pour créer manuellement les rapports réglementaires. Maintenant c'est un processus entièrement numérique, sans erreurs, terminé en quelques heures seulement.
Elmar Scholl, Municipalité de Prosselsheim
Vous pouvez faire plus avec les données dont vous disposez. Cela conduit à une meilleure compréhension du processus de traitement dans son ensemble.
Michael Werner, Ingénieur, SüdWasser

Le plan pour les petites stations d'épuration

Siemens soutient la modernisation et l'automatisation de petites stations d'épuration comme l'installation de Prosselsheim avec un package matériel et logiciel complet qui contient tous les composants nécessaires pour un fonctionnement transparent de l'usine : SIMATIC WinCC Unified comme système de contrôle et comme deuxième niveau de fonctionnement via des panneaux d'opérateurs, des contrôleurs SIMATIC pour l'automatisation de l'usine, des systèmes de surveillance de l'énergie SENTRON PAC, la télécommande et le module complémentaire WinCC PM-ANALYSE pour l'analyse des données et les rapports conformes DWA. Le package peut facilement être adapté à des exigences spécifiques et est entièrement conçu en TIA Portal. Pour simplifier davantage l'ingénierie de projet, Siemens fournit aux utilisateurs un exemple d'application gratuit. Les exploitants d'usines et les intégrateurs de systèmes bénéficient ainsi d'une solution complète avec un excellent rapport qualité-prix.

Automatiser les stations d'épuration avec WinCC Unified
Exemple d'application de station d'épuration d'Estenfeld Prosselsheim