Efektywne oczyszczanie dzięki modernizacji automatyki

Zastosowanie w procesie urządzeń i oprogramowania Siemensa pomogło w usprawnieniu obsługi obiektu, umożliwiło diagnostykę i monitoring procesów oraz zwiększyło bezpieczeństwo funkcjonowania instalacji.

Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji w Suwałkach Sp. z o.o. zajmuje się dostarczaniem wody mieszkańcom miasta oraz odprowadzaniem i oczyszczaniem ścieków. Zakład przyjmuje ścieki z całego miasta, okolicznych wsi oraz terenów nieskanalizowanych. Do 2024 roku oczyszczalnia działała w oparciu o rozproszony i przestarzały system sterowania oraz wizualizacji procesów technologicznych. W efekcie koniecznej, ale nieskoordynowanej, rozbudowy automatyki różne obiekty oczyszczalni obsługiwane były przez odmienne sterowniki, oprogramowanie i systemy nadzoru. Taki stan rzeczy utrudniał bieżącą eksploatację i skuteczne wykrywanie usterek.

Głównym powodem, który zadecydował o rozpoczęciu modernizacji oczyszczalni, była konieczność ujednolicenia systemu sterowania poprzez zastąpienie dotychczasowych, rozproszonych układów jednym spójnym systemem. Realizacja wdrożenia miała także usprawnić proces napowietrzania oraz zwiększyć niezawodność i bezpieczeństwo pracy oczyszczalni. Projekt, który trwał łącznie dziesięć miesięcy, rozpoczęto podpisaniem umowy w lipcu 2024 roku. Pierwszym etapem było projektowanie, prefabrykacja oraz dostawa systemu nadrzędnego.

Modernizacja systemu sterowania w oczyszczalni ścieków w Suwałkach została oparta na redundantnych sterownikach z serii S7-1500 (S71517H-3PN). Redundancja kluczowych urządzeń znacząco zwiększyła niezawodność i stabilność całego układu. Dzięki zastosowaniu urządzeń Siemensa procesy technologiczne są obecnie kontrolowane w sposób spójny, przy minimalnym ryzyku awarii.

„W ramach modernizacji specjaliści ATER Logic dokonali kompleksowej wymiany i rozbudowy infrastruktury sterowania. Dotychczasowy, rozproszony system oparty na wielu komputerach i niespójnych rozwiązaniach, zastąpiony został jednym nowoczesnym, redundantnym układem. Takie rozwiązanie zapewnia ciągłą pracę systemu nawet w przypadku awarii jednego z kontrolerów, wyższy poziom bezpieczeństwa procesu oraz znacznie mniejsze ryzyko nieplanowanych przestojów, co przekłada się na większą stabilność i efektywność całej instalacji. Wszystkie obiekty technologiczne podłączone zostały do jednego centrum nadzoru. W efekcie obsługa oczyszczalni stała się prostsza, ryzyko błędów ludzkich zostało ograniczone, a diagnozowanie awarii i reagowanie na zagrożenia jest znacznie szybsze”
– ocenia Sławomir Kalita, kierownik ds. sprzedaży w Siemens Polska.

Drugim ważnym obszarem wdrożenia była zmiana logiki sterowania napowietrzaniem.

W ramach modernizacji sterowniki różnych producentów zastąpiono redundantnymi sterownikami Siemensa SIMATIC S7-1500H, które zarządzają całym obiektem. Dodatkowo dostarczono i uruchomiono stację inżynierską z oprogramowaniem TIA Portal. Stacja ta umożliwia pełną obsługę głównego sterownika, analizę pracy algorytmów i możliwość wprowadzania modyfikacji w logice sterowania dla całego obiektu.

Najważniejszą innowacją w obszarze sterowania było zastosowanie regulatora rozmytego (fuzzy logic controller). Analizuje on równocześnie wiele parametrów procesowych, takich jak m.in. stężenie tlenu, obciążenie ładunkiem organicznym, przepływ ścieków, stężenie, stan osadu czynnego oraz obciążenie komór biologicznych. Na tej podstawie wyznaczane jest optymalne zapotrzebowanie na tlen. Urządzenie steruje płynnie dmuchawami, zaworami powietrza oraz rozdziałem powietrza pomiędzy strefy biologiczne.

„W odróżnieniu od poprzedniego systemu, układ nie reaguje zero-jedynkowo, lecz przewiduje i adaptuje się do zmian procesu. Utrzymuje stabilny poziom tlenu nawet przy szybko zmieniających się warunkach”
– podkreśla Tomasz Prusinowski.

W ramach modernizacji dokonano pełnej wymiany sprzętu odpowiedzialnego za nadzór nad procesami technologicznymi. Kluczowym elementem nowej infrastruktury było dodanie szafy serwerowej, w której zainstalowano dwa redundantne sterowniki Siemens S7-1500H wraz z systemem komputerowym w trybie wysokiej dostępności. Rozwiązanie to gwarantuje ciągłość działania systemu sterowania, tzn. w przypadku awarii jednego ze sterowników drugi natychmiast przejmuje jego funkcje, bez wpływu na bieżące sterowanie.

W efekcie wdrożenia zapewniono jednakowy interfejs użytkownika we wszystkich obiektach oraz ułatwienie obsługi, diagnostyki i monitoringu. Ważnym elementem zwiększającym użyteczność była także poprawa i automatyzacja procesu oczyszczania w części biologicznej. Modernizacja algorytmów sterujących dmuchawami i zaworami umożliwiła stabilizację stężenia tlenu w komorach biologicznych oraz optymalizację zużycia energii.

„Napowietrzanie stanowi zwykle 50–60% kosztów pracy oczyszczalni, dlatego usprawnienie tych procesów pozwoliło znacząco zwiększyć wydajność pracy zakładu oraz uzyskać istotne oszczędności zużycia energii na potrzeby działalności oczyszczalni” – podkreśla Tomasz Prusinowski z ATER Logic.