Skip to main content
Эта страница переведена автоматически. Перейти к английской версии?
CASE Study Эффективная очистка за счет модернизации автоматизации
ПРИМЕР ИЗ ПРАКТИКИ

Эффективная очистка за счет модернизации автоматизации

Модернизация станции очистки сточных вод в Сувалках, проведенная компанией ATER Logic, позволила внедрить унифицированную систему управления отдельными установками.

Использование оборудования и программного обеспечения Siemens в технологическом процессе помогло оптимизировать работу установки, обеспечило диагностику и мониторинг процессов, а также повысило эксплуатационную безопасность установки.

Компания водоснабжения и канализации в Сувалках (PWiK Suwałki Sp. z o.o.) отвечает за водоснабжение жителей города, а также за сбор и очистку сточных вод. Станция получает сточные воды из всего города, близлежащих деревень и неканализационных районов. До 2024 года очистная станция работала с использованием рассредоточенной и устаревшей системы управления и визуализации процессов. В результате необходимого, но несогласованного расширения автоматизации управление различными частями объекта осуществлялось с использованием различных контроллеров, программных платформ и систем контроля. Эта ситуация усложняла повседневную работу и препятствовала эффективному обнаружению неисправностей.

«Самой серьезной проблемой на очистных сооружениях было разнообразие и неэффективность используемых систем управления. Каждая установка имела свой пользовательский интерфейс, отсутствовал унифицированный метод представления данных, а архивирование технологических данных было неполным. Кроме того, отсутствие технологической поддержки и невозможность внедрения модификаций значительно затрудняли повседневную работу»,
- вспоминает Лукаш Куржина, генеральный директор компании PWiK Suwałki Sp. z o.o.

Еще одним ключевым аспектом для операторов очистных сооружений был процесс аэрации в биологических камерах, который играет решающую роль в правильном ходе нитрификации и денитрификации. Неправильное управление воздуходувками, диффузорами и воздушными клапанами привело к неоптимальному потреблению энергии, колебаниям уровня кислорода и нестабильности параметров очищенных сточных вод. Это повысило риск несоблюдения применимых экологических стандартов.

Siemens case study PWiK Suwałki-02-1280x720

Одной из ключевых задач в процессе модернизации стало повышение эффективности управления работой воздуходувок, диффузоров и воздушных клапанов.

Цель внедрения: унифицированная система автоматизации

Основной причиной начала модернизации очистной станции стала необходимость унификации системы управления путем замены существующих дисперсных установок одной когезионной системой. Внедрение также было направлено на улучшение процесса аэрации и повышение надежности и эксплуатационной безопасности объекта.
Проект, который длился в общей сложности десять месяцев, начался с подписания контракта в июле 2024 года. Первый этап включал проектирование, сборку и поставку системы управления.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 4-1

После модернизации правильная работа воздуходувок и клапанов обеспечивает стабилизацию технологических параметров в биологических камерах и точную оптимизацию потребления энергии.

В рамках запланированных работ была доставлена и введена в эксплуатацию промышленная сеть, поэтапно поставлены специализированные распределительные щиты управления и КИПиА для десяти технологических зон. На следующих этапах вся система была введена в эксплуатацию и оптимизирована. Проект завершился обучением персонала в мае 2025 года.
Стоит подчеркнуть, что все работы были выполнены, пока объект оставался полностью работоспособным. Все системы и программное обеспечение были внедрены без прерывания технологического процесса. «Новые решения, основанные на компонентах Siemens, способствовали повышению надежности и эксплуатационной безопасности очистной станции.

«Централизованный мониторинг всех объектов в режиме реального времени с одной рабочей станции помогает нам выявлять и устранять неисправности, а также обеспечивает удаленный контроль. Разработка новых алгоритмов управления для всех систем завода принесла конкретные ожидаемые результаты. В частности, новая работа воздуходувок и клапанов обеспечивает, среди прочего, стабилизацию технологических параметров в биологических камерах и точную оптимизацию потребления энергии»
объясняет Анджей Мазяж, технический директор и директор по развитию PWiK Suwałki.

Улучшение качества в области управления

Модернизация системы управления на станции очистки сточных вод в Сувалках была основана на резервных контроллерах серии S7‑1500 (S7‑1517H‑3PN). Резервирование ключевых устройств значительно повысило надежность и стабильность всей системы. Благодаря использованию оборудования Siemens технологические процессы теперь контролируются последовательно и с минимальным риском сбоя. '

«В рамках модернизации специалисты ATER Logic провели комплексную замену и расширение инфраструктуры управления. Ранее рассредоточенная система, основанная на нескольких компьютерах и несовместимых решениях, была заменена единой современной резервной системой. Это решение обеспечивает непрерывную работу системы даже в случае отказа контроллера, более высокий уровень безопасности процесса и значительное снижение риска незапланированных простоев, что приводит к повышению стабильности и эффективности всей установки. Все технологические объекты подключены к единому надзорному центру. В результате эксплуатация установки упростилась, риск человеческой ошибки снизился, а диагностика неисправностей и реагирование на угрозы стали намного быстрее»,
- оценивает Славомира Калиту, менеджера по продажам Siemens Poland.

Еще одним важным направлением внедрения стало изменение логики управления аэрацией.

«До модернизации система была неточной и нестабильной — технологические параметры часто отклонялись от технологических требований, а воздуходувки и клапаны работали неэффективно, что приводило к высокому потреблению энергии. Благодаря внедрению новых алгоритмов управления мы стабилизировали уровень кислорода, ввели динамическое регулирование воздуходувки и обеспечили автоматическое управление аэрационными клапанами. В результате нашей работы теперь возможно плавное и точное управление системой аэрации»,
— подчеркивает Томаш Прусиновский, генеральный директор ATER Logic, интегратора, ответственного за внедрение.

Третья область модернизации связана с повышением эксплуатационной безопасности. Ранее несовместимые системы повышали риск сбоев, делали оптимизацию и необходимые модификации невозможными, а также отсутствовали комплексный мониторинг оборудования. В результате внедрения была создана единая система сигнализации и диагностики, позволяющая дистанционно контролировать большинство объектов. В результате программное обеспечение и контроллеры теперь работают в единой стандартизированной среде. Сокращены простои и затраты на ремонт, повысилась надежность оборудования и значительно повысилась эксплуатационная безопасность.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 5-2

В рамках запланированных работ была поставлена и введена в эксплуатацию промышленная сеть, последовательно поставлены специализированные шкафы управления.

Эффекты модернизации алгоритма управления

В рамках модернизации контроллеры различных производителей были заменены на резервные контроллеры Siemens SIMATIC S7‑1500H которые управляют всем объектом. Кроме того, доставлена инженерная рабочая станция, оснащенная программным обеспечением TIA Portal и введен в эксплуатацию. Эта рабочая станция обеспечивает полную работу основного контроллера, анализ производительности алгоритма и возможность внесения изменений в логику управления всем сайтом.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 6-1

Ранее рассредоточенная система, основанная на нескольких компьютерах и несовместимых решениях, была заменена единой современной резервной системой на базе контроллера SIMATIC S7‑1500.

«Раньше вносить изменения в алгоритмы было сложно — не существовало таких инженерных инструментов, как TIA Portal, и каждая часть системы управления работала в отдельной среде. Новая архитектура обеспечивает полный контроль, возможности разработки и возможность поддерживать согласованную систему управления»,
— отмечает Томаш Прусиновский.

Наряду с заменой алгоритма управления был также унифицирован весь уровень управления. Благодаря программному обеспечению TIA Portal была внедрена стандартизированная логика управления на всем объекте. Это позволило внедрить одну когерентную систему. Все технологические блоки теперь имеют унифицированный интерфейс, системы аварийной сигнализации, структуру управления и архивирование данных. В результате работа оператора становится более эффективной, реагирование на отклонения — быстрее, а полная история процесса позволяет проводить тщательный оптимизационный анализ.

Важнейшим новшеством в системе управления стала реализация контроллера нечеткой логики. Он одновременно анализирует несколько параметров процесса, включая концентрацию кислорода, органическую нагрузку, расход сточных вод, концентрацию ила, состояние активного ила и нагрузку на биологические камеры. На основе этих данных он определяет оптимальную потребность в кислороде. Контроллер плавно регулирует работу воздуходувок, воздушных клапанов и распределение воздуха между биологическими зонами.

«В отличие от предыдущей системы, контроллер не реагирует двоичным образом на включение/выключение, а предвосхищает технологические изменения и адаптируется к ним. Он поддерживает стабильный уровень кислорода даже в быстро меняющихся условиях»
— подчеркивает Томаш Прусиновский.

Ключевые преимущества модернизации

В рамках модернизации было полностью заменено все оборудование, отвечающее за надзор за технологическими процессами.
Ключевым элементом новой инфраструктуры стало добавление серверного шкафа, в котором размещены два резервных контроллера Siemens S7‑1500H и высокодоступная компьютерная система.
Это решение обеспечивает непрерывную работу системы управления — в случае выхода из строя одного контроллера другой немедленно берет на себя его функции, не влияя на текущие процессы управления.

Унификация пользовательского интерфейса на всем объекте, централизация архивирования технологических данных и внедрение инженерной рабочей станции значительно повысили надежность, прозрачность и аналитические возможности системы управления. Эти меры также упростили эксплуатацию и техническое обслуживание.

Замена аппаратного обеспечения, проведенная компанией ATER Logic, была направлена на обеспечение высокой надежности и бесперебойной работы системы. Модернизация в значительной степени основывалась на аппаратных и программных решениях Siemens. Резервные контроллеры PLC минимизируют риск простоя, в то время как Источники питания и модули ИБП SITOP обеспечивают работоспособность системы даже в случае сбоя питания. Благодаря распределенному Станции ввода-вывода ET200SP и новая сеть связи, система может быть легко расширена и интегрирована с дополнительными устройствами. В то же время внедренные защитные устройства защищают операторов и оборудование от сбоев и скачков напряжения, а новая коммуникационная инфраструктура и система отчетов SQL Server Reporting Services позволяют ускорить работу, а также эффективно создавать анализы процессов и отчеты.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 11

Внедрение инженерной рабочей станции на базе TIA Portal повысило надежность системы управления и упростило эксплуатацию и техническое обслуживание.

Компания Siemens сыграла ключевую роль в модернизации системы управления и связи, предоставив как техническую поддержку, так и решения по автоматизации. Компания выступала партнером по проекту, консультируя по архитектуре системы и выбору оптимальных компонентов.
Лукаш Куржина, Генеральный директор, SpiK в Сувальках Sp. z o.o.
CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 13-1

Источники питания и модули ИБП SITOP обеспечивают работоспособность системы даже в случае сбоя питания.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 13-2

Благодаря распределенным станциям ввода-вывода ET200SP и новой сети связи систему можно легко расширить и интегрировать с дополнительными устройствами.

В результате внедрения был обеспечен единый пользовательский интерфейс на всех объектах, что значительно упростило эксплуатацию, диагностику и мониторинг. Важным элементом, повышающим удобство использования, также стало улучшение и автоматизация процесса очистки в биологической секции.
Модернизация алгоритмов управления воздуходувками и клапанами позволила стабилизировать уровень кислорода в биологических камерах и оптимизировать потребление энергии.

«На аэрацию обычно приходится 50— 60% эксплуатационных расходов очистных сооружений, поэтому усовершенствование этих процессов значительно повысило эффективность установки и обеспечило существенную экономию энергии при ее эксплуатации»,
- подчеркивает Томас Прусиновский из ATER Logic

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 15-01

Проделанная работа позволила еще лучше удовлетворять потребности жителей Сувалок и окрестностей.

Модернизация позволила контролировать все объекты в режиме реального времени с одной рабочей станции, ускорить обнаружение и устранение неисправностей, а также обеспечить удаленный контроль за установкой. Это также открыло новые возможности для PWiK Suwałki с точки зрения автоматизированного контроля, автономной работы и внедрения интеллектуальных стратегий управления.

«Важной целью внедрения также была подготовка очистной станции к будущей модернизации. Благодаря отличному сотрудничеству между клиентом, интегратором и поставщиком технологий мы создали условия для дальнейшего расширения автоматизации в будущем. Мы обеспечили лучшую интеграцию с другими системами на объекте, такими как управление осадком, биогазовая установка и приемные станции»,
— объясняет Славомир Калита из Siemens.

Модернизация привела наше предприятие в эру интеллектуального и автономного управления ресурсами. Все это приведет к еще большему достижению наших целей, повышению надежности системы, заметной экономии энергии и, самое главное, к еще более эффективному удовлетворению потребностей жителей Сувалок и окрестностей.
Анджей Мазяж, Pwik Сувалки