Skip to main content
Trang này được hiển thị bằng tính năng dịch tự động. Xem bằng tiếng Anh?
NGHIÊN CỨU TRƯỜNG HỢP - Thanh lọc hiệu quả thông qua hiện đại hóa tự động hóa
NGHIÊN CỨU ĐIỂN HÌNH

Thanh lọc hiệu quả thông qua hiện đại hóa tự động hóa

Việc hiện đại hóa nhà máy xử lý nước thải ở Suwałki, được thực hiện bởi ATER Logic, cho phép thực hiện một hệ thống điều khiển thống nhất cho các cơ sở riêng lẻ.

Việc sử dụng thiết bị và phần mềm của Siemens trong quá trình này đã giúp hợp lý hóa hoạt động của nhà máy, cho phép chẩn đoán và giám sát quy trình, đồng thời tăng độ an toàn vận hành của cài đặt.

Công ty nước và thoát nước ở Suwałki (PWik Suwałki Sp. z o.o.) chịu trách nhiệm cung cấp nước cho cư dân thành phố cũng như thu gom và xử lý nước thải. Nhà máy nhận nước thải từ toàn thành phố, các làng lân cận và các khu vực không thoát nước. Cho đến năm 2024, nhà máy xử lý hoạt động bằng cách sử dụng một hệ thống kiểm soát và hiển thị quy trình phân tán và lỗi thời. Do kết quả của việc mở rộng tự động hóa cần thiết nhưng không phối hợp, các bộ phận khác nhau của cơ sở được vận hành bằng cách sử dụng các bộ điều khiển, nền tảng phần mềm và hệ thống giám sát khác nhau. Tình trạng này làm cho hoạt động hàng ngày trở nên khó khăn và cản trở việc phát hiện lỗi hiệu quả.

“Vấn đề nghiêm trọng nhất tại nhà máy xử lý là sự đa dạng và kém hiệu quả của các hệ thống điều khiển đang được sử dụng. Mỗi cài đặt có một giao diện người dùng khác nhau, không có phương pháp trình bày dữ liệu thống nhất và lưu trữ dữ liệu quy trình không đầy đủ. Ngoài ra, việc thiếu hỗ trợ công nghệ và không có khả năng đưa ra các sửa đổi đã cản trở đáng kể hoạt động hàng ngày”.
- nhớ lại Łukasz Kurzyna, CEO của PWik Suwałki Sp. z o.o.

Một khía cạnh quan trọng khác đối với các nhà điều hành nhà máy xử lý nước thải là quá trình sục khí trong các buồng sinh học, đóng một vai trò quan trọng trong quá trình nitrat hóa và khử nitơ hóa thích hợp. Việc kiểm soát không đúng cách các máy thổi, bộ khuếch tán và van khí dẫn đến mức tiêu thụ năng lượng không tối ưu, gây ra sự dao động về mức oxy và dẫn đến sự không ổn định trong các thông số của nước thải được xử lý. Điều này làm tăng nguy cơ không đáp ứng các tiêu chuẩn môi trường hiện hành.

Siemens case study PWiK Suwałki-02-1280x720

Một trong những nhiệm vụ chính trong quá trình hiện đại hóa là tăng hiệu quả kiểm soát hoạt động của quạt gió, bộ khuếch tán và van khí.

Mục tiêu thực hiện: một hệ thống tự động hóa thống nhất

Lý do chính để bắt đầu hiện đại hóa nhà máy xử lý là nhu cầu thống nhất hệ thống điều khiển bằng cách thay thế các thiết lập phân tán hiện có bằng một hệ thống gắn kết. Việc thực hiện cũng nhằm cải thiện quá trình sục khí và tăng độ tin cậy và an toàn vận hành của cơ sở.
Dự án kéo dài tổng cộng mười tháng, bắt đầu với việc ký kết hợp đồng vào tháng 7 năm 2024. Giai đoạn đầu tiên bao gồm thiết kế, tiền chế và cung cấp hệ thống giám sát.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 4-1

Sau khi hiện đại hóa, hoạt động thích hợp của quạt gió và van đảm bảo ổn định các thông số công nghệ trong buồng sinh học và tối ưu hóa chính xác mức tiêu thụ năng lượng.

Là một phần của công việc theo kế hoạch, một mạng lưới công nghiệp đã được giao và vận hành, và các tổng đài điều khiển và thiết bị đo đạc chuyên dụng (AKPiA) dần dần được cung cấp cho mười lĩnh vực công nghệ. Trong các giai đoạn sau, toàn bộ hệ thống đã được vận hành và tối ưu hóa. Dự án kết thúc với đào tạo nhân viên vào tháng 5 năm 2025.
Điều đáng nhấn mạnh là tất cả các công việc đã được thực hiện trong khi cơ sở vẫn hoạt động đầy đủ. Tất cả các hệ thống và phần mềm đã được triển khai mà không làm gián đoạn quá trình công nghệ. “Các giải pháp mới, dựa trên các thành phần của Siemens, đã góp phần tăng độ tin cậy và an toàn vận hành của nhà máy xử lý.

“Giám sát thời gian thực tập trung tất cả các cơ sở từ một máy trạm duy nhất giúp chúng tôi phát hiện và giải quyết các lỗi và cũng cho phép giám sát từ xa. Việc phát triển các thuật toán điều khiển mới cho tất cả các hệ thống nhà máy đã mang lại kết quả cụ thể, mong đợi. Đặc biệt, hoạt động mới của máy thổi và van cung cấp, trong số những thứ khác, ổn định các thông số công nghệ trong buồng sinh học và tối ưu hóa chính xác mức tiêu thụ năng lượng”
Andrzej Maziarz, Giám đốc Kỹ thuật và Phát triển tại PWik Suwałki giải thích.

Cải thiện chất lượng trong khu vực kiểm soát

Việc hiện đại hóa hệ thống điều khiển tại nhà máy xử lý nước thải ở Suwałki dựa trên bộ điều khiển dòng S7-1500 dự phòng (S7-1517H‑3PN). Sự dư thừa của các thiết bị chính đã làm tăng đáng kể độ tin cậy và độ ổn định của toàn bộ hệ thống. Nhờ sử dụng thiết bị của Siemens, các quy trình công nghệ hiện được kiểm soát một cách nhất quán, với nguy cơ hỏng hóc tối thiểu. '

“Là một phần của quá trình hiện đại hóa, các chuyên gia ATER Logic đã tiến hành thay thế và mở rộng toàn diện cơ sở hạ tầng điều khiển. Hệ thống phân tán trước đây, dựa trên nhiều máy tính và các giải pháp không nhất quán, đã được thay thế bằng một thiết lập duy nhất, hiện đại, dự phòng. Giải pháp này đảm bảo hệ thống hoạt động liên tục ngay cả trong trường hợp lỗi bộ điều khiển, mức độ an toàn quy trình cao hơn và giảm đáng kể nguy cơ ngừng hoạt động ngoài kế hoạch, điều này dẫn đến sự ổn định và hiệu quả cao hơn của toàn bộ quá trình lắp đặt. Tất cả các cơ sở công nghệ đã được kết nối với một trung tâm giám sát duy nhất. Do đó, hoạt động của nhà máy trở nên đơn giản hơn, nguy cơ mắc lỗi của con người đã được giảm bớt, chẩn đoán lỗi và phản ứng với các mối đe dọa nhanh hơn nhiều”.
- đánh giá Sławomir Kalita, Giám đốc bán hàng tại Siemens Ba Lan.

Một lĩnh vực quan trọng khác của việc thực hiện là sự thay đổi trong logic kiểm soát sục khí.

“Trước khi hiện đại hóa, hệ thống không chính xác và không ổn định - các thông số công nghệ thường sai lệch so với yêu cầu quy trình, và các máy thổi và van hoạt động không hiệu quả, dẫn đến tiêu thụ năng lượng cao. Nhờ việc triển khai các thuật toán điều khiển mới, chúng tôi đã ổn định mức oxy, giới thiệu quy định quạt gió động và cho phép điều khiển tự động các van sục khí. Nhờ công việc của chúng tôi, giờ đây có thể kiểm soát hệ thống sục khí trơn tru và chính xác”.
- nhấn mạnh Tomasz Prusinowski, CEO của ATER Logic, nhà tích hợp chịu trách nhiệm thực hiện.

Khu vực thứ ba được hiện đại hóa bao gồm liên quan đến việc cải thiện an toàn vận hành. Các hệ thống không tương thích trước đây làm tăng nguy cơ hỏng hóc, làm cho việc tối ưu hóa và sửa đổi cần thiết không thể thực hiện được và thiếu giám sát thiết bị toàn diện. Việc triển khai dẫn đến một hệ thống báo động và chẩn đoán thống nhất, cho phép giám sát từ xa hầu hết các cơ sở. Do đó, phần mềm và bộ điều khiển hiện hoạt động trong một môi trường tiêu chuẩn hóa duy nhất. Thời gian ngừng hoạt động và chi phí sửa chữa đã được giảm, độ tin cậy của thiết bị đã được cải thiện và an toàn vận hành đã được nâng cao đáng kể.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 5-2

Là một phần của công việc theo kế hoạch, một mạng lưới công nghiệp đã được giao và vận hành, và các tủ điều khiển chuyên dụng được cung cấp dần dần.

Ảnh hưởng của hiện đại hóa thuật toán điều khiển

Là một phần của quá trình hiện đại hóa, bộ điều khiển từ các nhà sản xuất khác nhau đã được thay thế bằng bộ điều khiển Siemens SIMATIC S7‑1500H dự phòng Điều này quản lý toàn bộ cơ sở Ngoài ra, một máy trạm kỹ thuật được trang bị phần mềm TIA Portal đã được phân phối và được ủy quyền. Máy trạm này cho phép hoạt động đầy đủ của bộ điều khiển chính, phân tích hiệu suất thuật toán và khả năng giới thiệu các sửa đổi cho logic điều khiển cho toàn bộ trang web.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 6-1

Hệ thống phân tán trước đây, dựa trên nhiều máy tính và các giải pháp không nhất quán, đã được thay thế bằng một thiết lập dự phòng hiện đại duy nhất được xây dựng trên bộ điều khiển SIMATIC S7-1500.

“Trước đây, việc thực hiện các thay đổi trong các thuật toán rất khó khăn - không có công cụ kỹ thuật nào như TIA Portal và mỗi phần của hệ thống điều khiển hoạt động trong một môi trường riêng biệt. Kiến trúc mới cung cấp khả năng kiểm soát đầy đủ, phát triển và khả năng duy trì một hệ thống kiểm soát nhất quán.
- ghi chú Tomasz Prusinowski.

Cùng với việc thay thế thuật toán điều khiển, toàn bộ lớp điều khiển cũng được thống nhất. Nhờ phần mềm TIA Portal, logic điều khiển tiêu chuẩn đã được triển khai cho toàn bộ cơ sở. Điều này cho phép giới thiệu một hệ thống mạch lạc. Tất cả các đơn vị công nghệ hiện chia sẻ giao diện thống nhất, báo động, cấu trúc điều khiển và lưu trữ dữ liệu. Do đó, công việc của người vận hành hiệu quả hơn, phản ứng với sai lệch nhanh hơn và lịch sử quy trình hoàn chỉnh cho phép phân tích tối ưu hóa kỹ lưỡng.

Sự đổi mới quan trọng nhất trong hệ thống điều khiển là việc triển khai bộ điều khiển logic mờ. Nó đồng thời phân tích nhiều thông số quy trình, bao gồm nồng độ oxy, tải hữu cơ, lưu lượng nước thải, nồng độ bùn, tình trạng của bùn hoạt tính và tải trọng trên các buồng sinh học. Dựa trên dữ liệu này, nó xác định nhu cầu oxy tối ưu. Bộ điều khiển điều chỉnh trơn tru các quạt gió, van khí và sự phân phối không khí giữa các vùng sinh học.

“Không giống như hệ thống trước đó, bộ điều khiển không phản ứng theo cách bật/tắt nhị phân - thay vào đó, nó dự đoán và thích nghi với các thay đổi của quy trình. Nó duy trì mức oxy ổn định ngay cả trong điều kiện thay đổi nhanh chóng”.
- nhấn mạnh Tomasz Prusinowski.

Lợi ích chính của hiện đại hóa

Là một phần của quá trình hiện đại hóa, tất cả các thiết bị chịu trách nhiệm giám sát các quy trình công nghệ đã được thay thế hoàn toàn.
Một yếu tố quan trọng của cơ sở hạ tầng mới là việc bổ sung một tủ máy chủ chứa hai bộ điều khiển Siemens S7-1500H dự phòng cùng với một hệ thống máy tính khả dụng cao.
Giải pháp này đảm bảo hoạt động liên tục của hệ thống điều khiển - trong trường hợp lỗi của một bộ điều khiển, bộ điều khiển kia ngay lập tức đảm nhận các chức năng của nó mà không ảnh hưởng đến các quy trình điều khiển đang diễn ra.

Việc thống nhất giao diện người dùng trên toàn bộ cơ sở, tập trung lưu trữ dữ liệu quy trình và triển khai máy trạm kỹ thuật đã cải thiện đáng kể độ tin cậy, tính minh bạch và khả năng phân tích của hệ thống điều khiển. Các biện pháp này cũng đã đơn giản hóa hoạt động và bảo trì kỹ thuật.

Việc thay thế phần cứng được thực hiện bởi ATER Logic nhằm đảm bảo độ tin cậy cao và hoạt động hệ thống không bị gián đoạn. Việc hiện đại hóa phần lớn dựa trên các giải pháp phần cứng và phần mềm của Siemens. Bộ điều khiển PLC dự phòng giảm thiểu rủi ro ngừng hoạt động, trong khi Bộ nguồn SITOP và mô-đun UPS giữ cho hệ thống hoạt động ngay cả trong trường hợp mất điện. Nhờ phân phối Trạm I/O ET200SP và mạng truyền thông mới, hệ thống có thể dễ dàng mở rộng và tích hợp với các thiết bị bổ sung. Trong khi đó, các thiết bị bảo vệ được triển khai bảo vệ người vận hành và thiết bị chống lại sự cố và tăng điện áp, và cơ sở hạ tầng truyền thông mới và hệ thống báo cáo Dịch vụ Báo cáo SQL Server cho phép hoạt động nhanh hơn cũng như tạo hiệu quả các phân tích và báo cáo quy trình.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 11

Việc triển khai một máy trạm kỹ thuật dựa trên TIA Portal đã cải thiện độ tin cậy của hệ thống điều khiển và đơn giản hóa hoạt động và bảo trì kỹ thuật.

Siemens đóng một vai trò quan trọng trong việc hiện đại hóa hệ thống điều khiển và truyền thông, cung cấp cả hỗ trợ kỹ thuật và cung cấp các giải pháp tự động hóa. Công ty từng là đối tác dự án, tư vấn về kiến trúc hệ thống và lựa chọn các thành phần tối ưu.
Lukasz Kurzyna, GIÁM ĐỐC ĐIỀU HÀNH, PWik ở Suwałkach Sp. z o.o.
CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 13-1

Bộ nguồn SITOP và mô-đun UPS giữ cho hệ thống hoạt động ngay cả trong trường hợp mất điện.

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 13-2

Nhờ các trạm I/O ET200SP phân tán và mạng truyền thông mới, hệ thống có thể dễ dàng mở rộng và tích hợp với các thiết bị bổ sung.

Kết quả của việc triển khai, giao diện người dùng thống nhất đã được đảm bảo trên tất cả các cơ sở, giúp vận hành, chẩn đoán và giám sát dễ dàng hơn đáng kể. Một yếu tố quan trọng làm tăng khả năng sử dụng cũng là cải thiện và tự động hóa quá trình thanh lọc trong phần sinh học.
Việc hiện đại hóa các thuật toán điều khiển cho máy thổi và van giúp ổn định mức oxy trong buồng sinh học và tối ưu hóa mức tiêu thụ năng lượng.

“Sục khí thường chiếm 50— 60% chi phí vận hành của nhà máy xử lý, đó là lý do tại sao việc cải thiện các quy trình này đã làm tăng đáng kể hiệu quả của nhà máy và tiết kiệm năng lượng đáng kể cho hoạt động của nó.”
- nhấn mạnh Tomasz Prusinowski của ATER Logic

CASE STUDY-Efficient purification through automation modernization 15-01

Công việc được thực hiện đã chuyển thành khả năng thậm chí còn tốt hơn để đáp ứng nhu cầu của cư dân Suwałki và các khu vực lân cận.

Việc hiện đại hóa đã cho phép giám sát thời gian thực tất cả các cơ sở từ một máy trạm duy nhất, tăng tốc phát hiện và giải quyết lỗi, đồng thời cho phép giám sát cài đặt từ xa. Nó cũng đã mở ra cơ hội mới cho PWik Suwałki về giám sát tự động, vận hành tự động và thực hiện các chiến lược điều khiển thông minh.

“Một mục tiêu quan trọng của việc thực hiện cũng là chuẩn bị nhà máy xử lý để nâng cấp trong tương lai. Nhờ sự hợp tác tuyệt vời giữa khách hàng, nhà tích hợp và nhà cung cấp công nghệ, chúng tôi đã tạo điều kiện để mở rộng hơn nữa tự động hóa trong tương lai. Chúng tôi đã đảm bảo tích hợp tốt hơn với các hệ thống khác tại cơ sở, chẳng hạn như quản lý bùn, nhà máy khí sinh học và các trạm tiếp nhận,”
- giải thích Sławomir Kalita từ Siemens.

Việc hiện đại hóa đã đưa cơ sở của chúng tôi vào kỷ nguyên quản lý tài nguyên thông minh, tự chủ. Tất cả những điều này sẽ giúp đạt được mục tiêu tốt hơn nữa, cải thiện độ tin cậy của hệ thống, tiết kiệm năng lượng đáng chú ý và trên hết là khả năng đáp ứng tốt hơn nhu cầu của cư dân Suwałki và các khu vực lân cận.
Andrzej Maziarz, PWiK Suwałki