Skip to main content
Táto stránka sa zobrazuje použitím automatického prekladu. Zobraziť namiesto toho v Angličtine?
CASE Study Efektívne čistenie prostredníctvom modernizácie automatizácie
PRÍPADOVÁ ŠTÚDIA

Efektívne čistenie prostredníctvom modernizácie automatizácie

Modernizácia čistiarne odpadových vôd v Suwałkach, ktorú uskutočnila spoločnosť ATER Logic, umožnila implementáciu jednotného systému riadenia jednotlivých zariadení.

Použitie zariadení a softvéru spoločnosti Siemens v tomto procese pomohlo zefektívniť prevádzku závodu, umožnila diagnostiku a monitorovanie procesov a zvýšila prevádzkovú bezpečnosť zariadenia.

Vodná a kanalizačná spoločnosť v Suwałkach (PWik Suwałki Sp. z o.o.) je zodpovedná za dodávku vody obyvateľom mesta, ako aj za zber a čistenie odpadových vôd. Zariadenie prijíma odpadové vody z celého mesta, okolitých dedín a neobsadených oblastí. Do roku 2024 čistiareň fungovala pomocou rozptýleného a zastaraného systému riadenia a vizualizácie procesov. V dôsledku nevyhnutných, ale nekoordinovaných rozšírení automatizácie boli rôzne časti zariadenia prevádzkované pomocou rôznych ovládačov, softvérových platforiem a systémov dohľadu. Táto situácia sťažovala každodennú prevádzku a bránila účinnej detekcii porúch.

„Najvážnejším problémom v čistiarni bola rozmanitosť a neefektívnosť používaných riadiacich systémov. Každá inštalácia mala iné používateľské rozhranie, neexistovala jednotná metóda prezentácie údajov a archivácia procesných údajov bola neúplná. Okrem toho nedostatočná technologická podpora a neschopnosť zaviesť úpravy výrazne bránili každodennú prevádzku,“
- pripomína Łukasz Kurzyna, CEO spoločnosti PWiK Suwałki Sp. z o.o.

Ďalším kľúčovým aspektom pre prevádzkovateľov čistiarne odpadových vôd bol proces prevzdušňovania v biologických komorách, ktorý hrá kľúčovú úlohu pri správnom priebehu nitrifikácie a denitrifikácie. Nesprávne ovládanie dúchadla, difúzorov a vzduchových ventilov viedlo k neoptimálnej spotrebe energie, spôsobovalo kolísanie hladín kyslíka a viedlo k nestabilite parametrov čistenej odpadovej vody. Tým sa zvýšilo riziko nesplnenia platných environmentálnych noriem.

Siemens case study PWiK Suwałki-02-1280x720

Jednou z kľúčových úloh v procese modernizácie bolo zvýšenie účinnosti riadenia prevádzky dúchadla, difúzorov a vzduchových ventilov.

Cieľ implementácie: jednotný automatizačný systém

Hlavným dôvodom začatia modernizácie čistiarne bola potreba zjednotiť riadiaci systém nahradením existujúcich rozptýlených zariadení jedným súdržným systémom. Cieľom realizácie bolo tiež zlepšenie procesu prevzdušňovania a zvýšenie spoľahlivosti a prevádzkovej bezpečnosti zariadenia.
Projekt, ktorý trval celkovo desať mesiacov, sa začal podpísaním zmluvy v júli 2024. Prvá etapa zahŕňala návrh, prefabrikáciu a dodávku systému dohľadu.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 4-1

Po modernizácii zabezpečuje správna prevádzka dúchadla a ventilov stabilizáciu technologických parametrov v biologických komorách a presnú optimalizáciu spotreby energie.

V rámci plánovaných prác bola dodaná a uvedená do prevádzky priemyselná sieť a postupne boli dodávané špecializované riadiace a prístrojové rozvádzače (AKPiA) pre desať technologických oblastí. V nasledujúcich fázach bol celý systém uvedený do prevádzky a optimalizovaný. Projekt sa skončil školením zamestnancov v máji 2025.
Stojí za to zdôrazniť, že všetky práce boli vykonané, kým zariadenie zostalo plne funkčné. Všetky systémy a softvér boli implementované bez prerušenia technologického procesu. „Nové riešenia založené na komponentoch spoločnosti Siemens prispeli k zvýšeniu spoľahlivosti a prevádzkovej bezpečnosti čistiarne.

„Centralizované monitorovanie všetkých zariadení v reálnom čase z jednej pracovnej stanice nám pomáha odhaliť a riešiť poruchy a tiež umožňuje diaľkový dohľad. Vývoj nových riadiacich algoritmov pre všetky systémy zariadení priniesol konkrétne očakávané výsledky. Najmä nová prevádzka dúchadla a ventilov poskytuje okrem iného stabilizáciu technologických parametrov v biologických komorách a presnú optimalizáciu spotreby energie“
vysvetľuje Andrzej Maziarz, technický a rozvojový riaditeľ spoločnosti PWik Suwałki.

Zlepšenie kvality v oblasti kontroly

Modernizácia riadiaceho systému v čistiarni odpadových vôd v Suwałkach bola založená na redundantných regulátoroch série S7‑1500 (S7‑1517H‑3PN). Redundancia kľúčových zariadení výrazne zvýšila spoľahlivosť a stabilitu celého systému. Vďaka použitiu zariadení Siemens sú technologické procesy riadené konzistentným spôsobom s minimálnym rizikom poruchy. “

V rámci modernizácie vykonali špecialisti spoločnosti ATER Logic komplexnú výmenu a rozšírenie riadiacej infraštruktúry. Predtým rozptýlený systém, založený na viacerých počítačoch a nekonzistentných riešeniach, bol nahradený jediným, moderným, redundantným nastavením. Toto riešenie zaisťuje nepretržitú prevádzku systému aj v prípade poruchy regulátora, vyššiu úroveň bezpečnosti procesov a výrazne znížené riziko neplánovaných prestojov, čo sa premieta do väčšej stability a účinnosti celej inštalácie. Všetky technologické zariadenia boli pripojené k jedinému dozornému stredisku. V dôsledku toho sa prevádzka zariadenia zjednodušila, riziko ľudskej chyby sa znížilo a diagnostika porúch a reakcia na hrozby sú oveľa rýchlejšie,“
- hodnotí Sławomir Kalita, obchodný manažér spoločnosti Siemens Poľsko.

Ďalšou dôležitou oblasťou implementácie bola zmena logiky riadenia prevzdušňovania.

„Pred modernizáciou bol systém nepresný a nestabilný — technologické parametre sa často odchyľovali od procesných požiadaviek a dúchadlá a ventily fungovali neefektívne, čo viedlo k vysokej spotrebe energie. Vďaka implementácii nových riadiacich algoritmov sme stabilizovali hladinu kyslíka, zaviedli dynamickú reguláciu ventilov a umožnili automatické riadenie prevzdušňovacích ventilov. Výsledkom našej práce je teraz možné plynulé a presné ovládanie prevzdušňovacieho systému,“
- zdôrazňuje Tomasz Prusinowski, CEO riaditeľ spoločnosti ATER Logic, integrátor zodpovedný za implementáciu.

Tretia oblasť zahrnutá modernizáciou zahŕňala zlepšenie prevádzkovej bezpečnosti. Predtým nekompatibilné systémy zvýšili riziko porúch, znemožnili optimalizáciu a potrebné úpravy a chýbalo im komplexné monitorovanie zariadení. Výsledkom implementácie bol zjednotený poplachový a diagnostický systém, ktorý umožnil diaľkový dohľad nad väčšinou zariadení. Výsledkom je, že softvér a ovládače teraz fungujú v jednom štandardizovanom prostredí. Znížili sa náklady na prestoje a opravy, zlepšila sa spoľahlivosť zariadení a výrazne sa zvýšila prevádzková bezpečnosť.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 5-2

V rámci plánovaných prác bola dodaná a uvedená do prevádzky priemyselná sieť a postupne sa dodávali špecializované riadiace skrinky.

Účinky modernizácie riadiaceho algoritmu

V rámci modernizácie boli ovládače rôznych výrobcov nahradené redundantné kontroléry Siemens SIMATIC S7‑1500H ktoré spravujú celé zariadenie. Okrem toho, bola dodaná inžinierska pracovná stanica vybavená softvérom TIA Portal a uvedený do prevádzky. Táto pracovná stanica umožňuje plnú prevádzku hlavného ovládača, analýzu výkonu algoritmu a možnosť zaviesť úpravy riadiacej logiky pre celú lokalitu.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 6-1

Predtým rozptýlený systém, založený na viacerých počítačoch a nekonzistentných riešeniach, bol nahradený jediným moderným, redundantným nastavením postaveným na radiči SIMATIC S7-1500.

„Predtým bola implementácia zmien v algoritmoch náročná — neexistovali žiadne inžinierske nástroje ako TIA Portal a každá časť riadiaceho systému fungovala v samostatnom prostredí. Nová architektúra poskytuje úplnú kontrolu, vývojové schopnosti a schopnosť udržiavať konzistentný riadiaci systém,“
- poznamenáva Tomasz Prusinowski.

Spolu s výmenou riadiaceho algoritmu bola zjednotená aj celá riadiaca vrstva. Vďaka softvéru TIA Portal bola implementovaná štandardizovaná riadiaca logika pre celé zariadenie. To umožnilo zaviesť jeden koherentný systém. Všetky technologické jednotky teraz zdieľajú jednotné rozhranie, alarmy, riadiacu štruktúru a archiváciu údajov. Výsledkom je, že práca operátora je efektívnejšia, reakcia na odchýlky je rýchlejšia a kompletná história procesov umožňuje dôkladnú optimalizačnú analýzu.

Najdôležitejšou inováciou v riadiacom systéme bola implementácia regulátora fuzzy logic. Súčasne analyzuje viacero parametrov procesu vrátane koncentrácie kyslíka, organického zaťaženia, prietoku odpadových vôd, koncentrácie kalu, stavu aktívneho kalu a zaťaženia biologických komôr. Na základe týchto údajov určuje optimálnu potrebu kyslíka. Regulátor hladko reguluje dúchadlá, vzduchové ventily a distribúciu vzduchu medzi biologickými zónami.

„Na rozdiel od predchádzajúceho systému regulátor nereaguje binárnym spôsobom zapnutia/vypnutia — namiesto toho predvída a prispôsobuje sa zmenám procesu. Udržuje stabilnú hladinu kyslíka aj v rýchlo sa meniacich podmienkach,“
- zdôrazňuje Tomasz Prusinowski.

Kľúčové výhody modernizácie

V rámci modernizácie bolo úplne nahradené všetky zariadenia zodpovedné za dohľad nad technologickými procesmi.
Kľúčovým prvkom novej infraštruktúry bolo pridanie serverovej skrinky s dvoma redundantnými ovládačmi Siemens S7-1500H spolu s počítačovým systémom s vysokou dostupnosťou.
Toto riešenie zaisťuje nepretržitú prevádzku riadiaceho systému — v prípade poruchy jedného regulátora druhý okamžite preberá jeho funkcie bez toho, aby to ovplyvnilo prebiehajúce riadiace procesy.

Zjednotenie používateľského rozhrania v celom zariadení, centralizácia archivácie procesných údajov a implementácia inžinierskej pracovnej stanice výrazne zlepšili spoľahlivosť, transparentnosť a analytické schopnosti riadiaceho systému. Tieto opatrenia tiež zjednodušili prevádzku a technickú údržbu.

Výmena hardvéru vykonaná spoločnosťou ATER Logic mala za cieľ zabezpečiť vysokú spoľahlivosť a nepretržitú prevádzku systému. Modernizácia bola do značnej miery založená na hardvérových a softvérových riešeniach spoločnosti Siemens. Redundantné PLC radiče minimalizujú riziko prestojov, zatiaľ čo Napájacie zdroje SITOP a moduly UPS udržiavajú systém v prevádzke aj v prípade výpadku napájania. Vďaka distribuovaným Vstupno-výstupné stanice ET200SP a nová komunikačná sieť môže byť systém ľahko rozšírený a integrovaný s ďalšími zariadeniami. Implementované ochranné zariadenia medzitým chránia operátorov a zariadenia pred poruchami a prepätím a nová komunikačná infraštruktúra a systém nahlasovania SQL Server Reporting Services umožňujú rýchlejšiu prevádzku a efektívne vytváranie procesných analýz a správ.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 11

Implementácia inžinierskej pracovnej stanice založenej na TIA Portal zlepšila spoľahlivosť riadiaceho systému a zjednodušila prevádzku a technickú údržbu.

Siemens zohral kľúčovú úlohu pri modernizácii riadiaceho a komunikačného systému, poskytoval tak technickú podporu, ako aj dodávku automatizačných riešení. Spoločnosť slúžila ako projektový partner, poradil v oblasti architektúry systému a výberu optimálnych komponentov.
Lukaš Kurzyna, Generálny riaditeľ, PWiK v Suwałkach Sp. z o.o.
CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 13-1

Napájacie zdroje SITOP a moduly UPS udržiavajú systém v prevádzke aj v prípade výpadku napájania.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 13-2

Vďaka distribuovaným vstupno-výstupným staniciam ET200SP a novej komunikačnej sieti je možné systém ľahko rozšíriť a integrovať s ďalšími zariadeniami.

Výsledkom implementácie bolo zabezpečené jednotné užívateľské rozhranie vo všetkých zariadeniach, čo výrazne uľahčuje prevádzku, diagnostiku a monitorovanie. Dôležitým prvkom, ktorý zvýšil použiteľnosť, bolo aj zlepšenie a automatizácia procesu čistenia v biologickej časti.
Modernizácia riadiacich algoritmov pre dúchadlá a ventily umožnila stabilizovať hladinu kyslíka v biologických komorách a optimalizovať spotrebu energie.

„Prevzdušňovanie zvyčajne predstavuje 50— 60% prevádzkových nákladov čistiarne, a preto zlepšenie týchto procesov výrazne zvýšilo účinnosť zariadenia a prinieslo značné úspory energie pre jej prevádzku,“
- zdôrazňuje Tomasz Prusinowski z ATER Logic

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 15-01

Vykonaná práca sa premietla do ešte lepšej schopnosti uspokojiť potreby obyvateľov Suwałki a okolitých oblastí.

Modernizácia umožnila monitorovanie všetkých zariadení v reálnom čase z jednej pracovnej stanice, urýchlenie detekcie a rozlíšenie porúch a umožnila diaľkový dohľad nad inštaláciou. PWiK Suwałki otvorila nové príležitosti aj v oblasti automatizovaného dohľadu, autonómnej prevádzky a implementácie inteligentných riadiacich stratégií.

„Dôležitým cieľom realizácie bola aj príprava čistiarne na budúce modernizácie. Vďaka vynikajúcej spolupráci medzi klientom, integrátorom a poskytovateľom technológií sme vytvorili podmienky pre ďalšiu expanziu automatizácie v budúcnosti. Zabezpečili sme lepšiu integráciu s ďalšími systémami v zariadení, ako je nakladanie s kalmi, bioplynová elektráreň a prijímacími stanicami,“
- vysvetľuje Sławomir Kalita zo spoločnosti Siemens.

Modernizácia priniesla naše zariadenie do éry inteligentného, autonómneho riadenia zdrojov. To všetko sa premietne do ešte lepšieho dosiahnutia našich cieľov, zvýšenej spoľahlivosti systému, výrazných úspor energie a predovšetkým schopnosti ešte lepšie uspokojiť potreby obyvateľov Suwałkov a okolia.
Andrzej Maziarz, PWiK Suvalki