Skip to main content
Această pagină este afișată prin traducere automată. Vizualizați în schimb în limba engleză?
STUDIU DE CAZ

Purificare eficientă prin modernizarea automatizării

Modernizarea stației de epurare a apelor uzate din Suwałki, realizată de ATER Logic, a permis implementarea unui sistem de control unificat pentru instalațiile individuale.

Utilizarea echipamentelor și software-ului Siemens în acest proces a contribuit la eficientizarea funcționării instalației, a permis diagnosticarea și monitorizarea proceselor și a sporit siguranța operațională a instalației.

Compania de apă și canalizare din Suwałki (PWik Suwałki Sp. z o.o.) este responsabilă de furnizarea de apă a locuitorilor orașului, precum și de colectarea și tratarea apelor uzate. Centrala primește ape uzate din întregul oraș, satele din apropiere și zonele necanalizate. Până în 2024, stația de epurare a funcționat folosind un sistem dispersat și învechit de control și vizualizare a proceselor. Ca urmare a extinderilor de automatizare necesare, dar necoordonate, diferite părți ale instalației au fost operate folosind diferite controlere, platforme software și sisteme de supraveghere. Această situație a îngreunat funcționarea zilnică și a împiedicat detectarea eficientă a defecțiunilor.

„Cea mai gravă problemă la stația de epurare a fost diversitatea și ineficiența sistemelor de control utilizate. Fiecare instalare avea o interfață de utilizator diferită, nu exista o metodă unificată de prezentare a datelor, iar arhivarea datelor de proces a fost incompletă. În plus, lipsa suportului tehnologic și incapacitatea de a introduce modificări au împiedicat în mod semnificativ funcționarea de zi cu zi,
- își amintește Łukasz Kurzyna, CEO al PWiK Suwałki Sp. z o.o.

Un alt aspect cheie pentru operatorii stațiilor de epurare a apelor uzate a fost procesul de aerare în camerele biologice, care joacă un rol crucial în cursul adecvat al nitrificării și denitrificării. Controlul necorespunzător al suflantelor, difuzoarelor și supapelor de aer a dus la un consum de energie suboptim, a provocat fluctuații ale nivelului de oxigen și a dus la instabilitate în parametrii apelor uzate tratate. Acest lucru a crescut riscul de nerespectare a standardelor de mediu aplicabile.

Siemens case study PWiK Suwałki-02-1280x720

Una dintre sarcinile cheie în procesul de modernizare a fost creșterea eficienței controlului funcționării suflantelor, difuzoarelor și supapelor de aer.

Scopul implementării: un sistem de automatizare unificat

Motivul principal pentru inițierea modernizării stației de epurare a fost necesitatea unificării sistemului de control prin înlocuirea configurațiilor dispersate existente cu un sistem coeziv. Implementarea a fost, de asemenea, menită să îmbunătățească procesul de aerare și să crească fiabilitatea și siguranța operațională a instalației.
Proiectul, care a durat în total zece luni, a început odată cu semnarea contractului în iulie 2024. Prima etapă a inclus proiectarea, prefabricarea și livrarea sistemului de supraveghere.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 4-1

După modernizare, buna funcționare a suflantelor și supapelor asigură stabilizarea parametrilor tehnologici în camerele biologice și optimizarea precisă a consumului de energie.

Ca parte a lucrărilor planificate, a fost livrată și pusă în funcțiune o rețea industrială, iar tablourile de comandă și instrumentație specializate (AKPia) au fost furnizate treptat pentru zece domenii tehnologice. În etapele următoare, întregul sistem a fost pus în funcțiune și optimizat. Proiectul s-a încheiat cu instruirea personalului în mai 2025.
Merită subliniat faptul că toate lucrările au fost efectuate în timp ce instalația a rămas pe deplin operațională. Toate sistemele și software-ul au fost implementate fără a întrerupe procesul tehnologic. „Noile soluții, bazate pe componente Siemens, au contribuit la creșterea fiabilității și siguranței operaționale a stației de epurare.

„Monitorizarea centralizată în timp real a tuturor instalațiilor dintr-o singură stație de lucru ne ajută să detectăm și să rezolvăm defecțiunile și permite, de asemenea, supravegherea de la distanță. Dezvoltarea de noi algoritmi de control pentru toate sistemele de instalații a dat rezultate concrete, așteptate. În special, noua funcționare a suflantelor și supapelor asigură, printre altele, stabilizarea parametrilor tehnologici în camerele biologice și optimizarea precisă a consumului de energie”
explică Andrzej Maziarz, director tehnic și de dezvoltare la PWik Suwałki.

Îmbunătățirea calității în zona de control

Modernizarea sistemului de control al stației de epurare a apelor uzate din Suwałki s-a bazat pe controlere redundante din seria S7-1500 (S7-1517H‑3PN). Redundanța dispozitivelor cheie a crescut semnificativ fiabilitatea și stabilitatea întregului sistem. Datorită utilizării echipamentelor Siemens, procesele tehnologice sunt acum controlate în mod consecvent, cu un risc minim de defecțiune. '

„Ca parte a modernizării, specialiștii ATER Logic au efectuat o înlocuire și o extindere cuprinzătoare a infrastructurii de control. Sistemul dispersat anterior, bazat pe mai multe computere și soluții inconsistente, a fost înlocuit cu o configurație unică, modernă, redundantă. Această soluție asigură funcționarea continuă a sistemului chiar și în cazul unei defecțiuni a controlerului, un nivel mai ridicat de siguranță a procesului și un risc semnificativ redus de întrerupere neplanificată, ceea ce se traduce printr-o mai mare stabilitate și eficiență a întregii instalații. Toate facilitățile tehnologice au fost conectate la un singur centru de supraveghere. Drept urmare, funcționarea instalației a devenit mai simplă, riscul de eroare umană a fost redus, iar diagnosticarea defecțiunilor și răspunsul la amenințări sunt mult mai rapide”.
- evaluează Sławomir Kalita, manager de vânzări la Siemens Polonia.

Un alt domeniu important al implementării a fost schimbarea logicii de control al aerării.

„Înainte de modernizare, sistemul era imprecis și instabil — parametrii tehnologici se abăteau adesea de la cerințele procesului, iar suflantele și supapele funcționau ineficient, rezultând un consum ridicat de energie. Datorită implementării noilor algoritmi de control, am stabilizat nivelurile de oxigen, am introdus reglarea dinamică a suflantei și am activat controlul automat al supapelor de aerare. Ca urmare a muncii noastre, controlul lin și precis al sistemului de aerare este acum posibil”.
- subliniază Tomasz Prusinowski, CEO ATER Logic, integratorul responsabil pentru implementare.

Al treilea domeniu acoperit de modernizare a implicat îmbunătățirea siguranței operaționale. Sistemele incompatibile anterior au crescut riscul de defecțiuni, au făcut imposibilă optimizarea și modificările necesare și nu aveau o monitorizare completă a echipamentelor. Implementarea a dus la un sistem unificat de alarmă și diagnosticare, permițând supravegherea de la distanță a majorității instalațiilor. Drept urmare, software-ul și controlerele funcționează acum într-un singur mediu standardizat. Costurile de nefuncționare și reparații au fost reduse, fiabilitatea echipamentelor s-a îmbunătățit, iar siguranța operațională a fost îmbunătățită semnificativ.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 5-2

Ca parte a lucrărilor planificate, a fost livrată și pusă în funcțiune o rețea industrială, iar dulapurile de control specializate au fost furnizate progresiv.

Efectele modernizării algoritmului de control

Ca parte a modernizării, controlerele de la diverși producători au fost înlocuite cu Controlere redundante Siemens SIMATIC S7‑1500H care gestionează întreaga instalație. În plus, un Stația de lucru de inginerie echipată cu software-ul TIA Portal a fost livrată și comandat. Această stație de lucru permite funcționarea completă a controlerului principal, analiza performanței algoritmului și capacitatea de a introduce modificări la logica de control pentru întregul site.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 6-1

Sistemul dispersat anterior, bazat pe mai multe computere și soluții inconsistente, a fost înlocuit cu o singură configurație modernă, redundantă, construită pe controlerul SIMATIC S7-1500.

„Anterior, implementarea modificărilor în algoritmi era dificilă - nu existau instrumente de inginerie precum TIA Portal și fiecare parte a sistemului de control funcționa într-un mediu separat. Noua arhitectură oferă control complet, capacități de dezvoltare și capacitatea de a menține un sistem de control consecvent.”
- notează Tomasz Prusinowski.

Odată cu înlocuirea algoritmului de control, întregul strat de control a fost, de asemenea, unificat. Datorită software-ului TIA Portal, au fost implementate logici de control standardizate pentru întreaga instalație. Acest lucru a făcut posibilă introducerea unui sistem coerent. Toate unitățile tehnologice au acum o interfață unificată, alarme, structură de control și arhivare a datelor. Drept urmare, munca operatorului este mai eficientă, răspunsul la abateri este mai rapid, iar istoricul complet al proceselor permite o analiză aprofundată a optimizării.

Cea mai importantă inovație în sistemul de control a fost implementarea unui controler logic fuzzy. Analizează simultan mai mulți parametri de proces, inclusiv concentrația de oxigen, sarcina organică, debitul de ape uzate, concentrația nămolului, starea nămolului activat și sarcina pe camerele biologice. Pe baza acestor date, determină cererea optimă de oxigen. Controlerul reglează fără probleme suflantele, supapele de aer și distribuția aerului între zonele biologice.

„Spre deosebire de sistemul anterior, controlerul nu reacționează într-o manieră binară de pornire/oprire - în schimb, anticipează și se adaptează schimbărilor de proces. Menține un nivel stabil de oxigen chiar și în condiții care se schimbă rapid.
- subliniază Tomasz Prusinowski.

Beneficiile cheie ale modernizării

Ca parte a modernizării, toate echipamentele responsabile de supravegherea proceselor tehnologice au fost complet înlocuite.
Un element cheie al noii infrastructuri a fost adăugarea unui cabinet de server care adăpostește două controlere redundante Siemens S7-1500H împreună cu un sistem informatic de înaltă disponibilitate.
Această soluție asigură funcționarea continuă a sistemului de control - în cazul unei defecțiuni a unui controler, celălalt își preia imediat funcțiile fără a afecta procesele de control în curs.

Unificarea interfeței cu utilizatorul pe întreaga instalație, centralizarea arhivării datelor de proces și implementarea unei stații de lucru inginerești au îmbunătățit semnificativ fiabilitatea, transparența și capacitățile analitice ale sistemului de control. Aceste măsuri au simplificat, de asemenea, funcționarea și întreținerea tehnică.

Înlocuirea hardware-ului efectuată de ATER Logic a avut ca scop asigurarea fiabilității ridicate și funcționarea neîntreruptă a sistemului. Modernizarea s-a bazat în mare parte pe soluții hardware și software Siemens. Controlerele PLC redundante minimizează riscul de întrerupere, în timp ce Sursele de alimentare SITOP și modulele UPS mențin sistemul în funcțiune chiar și în cazul unei întreruperi a alimentării. Mulțumită distribuirii Staţii I/O ET200SP și noua rețea de comunicații, sistemul poate fi ușor extins și integrat cu dispozitive suplimentare. Între timp, dispozitivele de protecție implementate protejează operatorii și echipamentele împotriva defecțiunilor și supratensiunilor de tensiune, iar noua infrastructură de comunicații și sistemul de raportare SQL Server Reporting Services permit funcționarea mai rapidă, precum și crearea eficientă a analizelor și rapoartelor de proces.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 11

Implementarea unei stații de lucru de inginerie bazată pe TIA Portal a îmbunătățit fiabilitatea sistemului de control și a simplificat funcționarea și întreținerea tehnică.

Siemens a jucat un rol cheie în modernizarea sistemului de control și comunicații, oferind atât suport tehnic, cât și livrarea de soluții de automatizare. Compania a servit ca partener de proiect, oferind consultanță cu privire la arhitectura sistemului și selectarea componentelor optime.
Lukasz Kurzyna, CEO, PWik în Suwałkach Sp. z o.o.
CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 13-1

Sursele de alimentare SITOP și modulele UPS mențin sistemul în funcțiune chiar și în cazul unei întreruperi a alimentării.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 13-2

Datorită stațiilor I/O distribuite ET200SP și noii rețele de comunicații, sistemul poate fi ușor extins și integrat cu dispozitive suplimentare.

Ca urmare a implementării, a fost asigurată o interfață de utilizator uniformă în toate facilitățile, facilitând semnificativ operarea, diagnosticarea și monitorizarea. Un element important care a crescut gradul de utilizare a fost, de asemenea, îmbunătățirea și automatizarea procesului de purificare în secțiunea biologică.
Modernizarea algoritmilor de control pentru suflante și supape a făcut posibilă stabilizarea nivelului de oxigen în camerele biologice și optimizarea consumului de energie.

„Aerarea reprezintă de obicei 50-60% din costurile de exploatare ale unei stații de epurare, motiv pentru care îmbunătățirea acestor procese a crescut semnificativ eficiența instalației și a generat economii substanțiale de energie pentru funcționarea acesteia”.
- subliniază Tomasz Prusinowski de la ATER Logic

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 15-01

Lucrările efectuate s-au tradus într-o capacitate și mai bună de a satisface nevoile locuitorilor din Suwałki și zonele înconjurătoare.

Modernizarea a permis monitorizarea în timp real a tuturor instalațiilor dintr-o singură stație de lucru, detectarea și rezolvarea accelerată a defecțiunilor și a permis supravegherea de la distanță a instalației. De asemenea, a deschis noi oportunități pentru PWiK Suwałki în ceea ce privește supravegherea automată, funcționarea autonomă și implementarea strategiilor inteligente de control.

„Un obiectiv important al implementării a fost, de asemenea, pregătirea stației de epurare pentru modernizări viitoare. Datorită cooperării excelente dintre client, integrator și furnizor de tehnologie, am creat condiții pentru extinderea ulterioară a automatizării în viitor. Am asigurat o mai bună integrare cu alte sisteme din cadrul instalației, cum ar fi gestionarea nămolului, instalația de biogaz și stațiile de recepție”.
- explică Sławomir Kalita de la Siemens.

Modernizarea a adus instalația noastră în era gestionării inteligente și autonome a resurselor. Toate acestea se vor traduce într-o mai bună realizare a obiectivelor noastre, fiabilitate îmbunătățită a sistemului, economii semnificative de energie și, mai presus de toate, capacitatea de a satisface și mai bine nevoile locuitorilor din Suwałki și din zonele învecinate.
Andrzej Maziarz, PWiK Suwałki