MACS 系统由 DP System 基于西门子技术开发，可节省能源，并为污水处理厂提供额外的负载能力。在斯武普斯克和伊瓦瓦实施的解决方案可以为更多的居民提供服务。
DP System开发了一种结合了技术和软件解决方案的工具。MACS（基于模型的高级控制系统）的目标是最大限度地提高污水处理厂的技术效率并降低能耗。该系统几乎可以在任何配备自动化系统的处理厂中运行。除其他外，该解决方案已在伊瓦瓦和斯武普斯克的污水处理厂中实施。
自2018年开发以来，MACS旨在支持基于有机化合物和营养素综合去除系统的生物废水处理厂的运营。该解决方案的各个组件可优化工艺过程的性能。其中一项关键功能由负责控制生物反应堆的模块执行。“
污水处理厂需要达到符合氮和磷含量标准参数的净化水平。MACS 系统优化了废水处理过程，使其更容易满足环境排放要求。应用的算法确保以最低的能耗实现这些目标。该系统还通过优化外部再循环来支持高效的生物质管理，并防止活性污泥残留到经过处理的废水中，”
DP System工业自动化部主任罗伯特·瓦兹拉克说。
MACS 系统可以最大限度地提高污水处理厂的技术效率，同时降低能耗。
除其他外，MACS系统已在斯武普斯克的污水处理厂实施。
所实施的技术使优化处理过程中使用的化学品数量成为可能。DP System 开发的解决方案还可以在处理厂执行的生化过程中节省能源。“
污水处理厂中的生化反应是最难控制的反应之一，因为它们涉及活的生物体。这些过程对电能的需求也很高，”
DP System工业自动化部商务总监亚当·帕切斯尼说。
MACS 解决方案中使用的处理厂算法和数学模型可以对执行处理过程的活生物体进行环境的预测性管理，即事先采取行动。这导致效率的提高，特别是在能耗方面。这种方法还使优化现有处理厂基础设施的使用成为可能。
“现代化工作的起点是需要达到排放标准，这与减少能源支出有关。由于实施了变革，效率提高了25％至35％。其中大约 14% 是由于控制得到改善，其余部分是由于用现代化、更节能的机组取代鼓风机造成的。在正常运行下，该工厂实现了80％的自给自足水平，但有时甚至达到100％。这意味着我们是能源独立的。这是实施 DP 系统解决方案的直接结果，”
斯武普斯克污水处理厂经理卡齐米日·斯塔奇拉说。
在斯武普斯克实施的 MACS 解决方案用于控制曝气、内部和外部再循环，并调节鼓风机和混合器等关键执行器的操作。还实现了凝固剂定量模块。全面的设备仪表在确保控制系统的有效运行方面起着至关重要的作用。
“应用控制的有效性源于将处理厂过程的深入技术知识、自动化原理方面的专业知识以及基于数学模型和预测控制的工程设计相结合，”
Kazimierz Stachyra 说。
MACS 系统用于控制曝气、内部和外部再循环，并调节鼓风机和混合器等执行器的操作。
MACS 采用西门子技术设计，将传统的 PLC 控制器与工业计算机相结合。
该解决方案采用西门子技术设计，该技术将传统的PLC控制器与工业计算机集成在一起。一个 SIMATIC Box PC以及通信模块一起用于控制。西门子工业 PC 具有高性能、宽工作温度范围和抗振性的特点，同时在控制柜中占用的空间最小。它们还设计用于在恶劣的环境条件下可靠运行。
“我们之所以选择西门子解决方案，是因为它是一个多功能平台，将可编程逻辑控制器的功能与高性能工业计算机的功能相结合。这种计算能力对于与 MATLAB 环境集成至关重要，MATLAB 环境用于实现数学模型、重现处理厂的生化过程以及执行过程控制计算。这种方法使我们能够在同一个环境中轻松地将优化层与控制系统集成，”
DP System工业自动化部主任罗伯特·瓦兹拉克解释说。
SIMATIC Box PC 是一款紧凑型工业计算机，以及通信模块，用于控制系统。
实施MACS系统的一个重要好处是，使用该系统的设施所执行过程的安全性得到了广泛认识。
现代化的实施方式使得没有必要更换处理厂的现有基础设施。整合了现有的测量设备，再加上其他缺失的测量设备，提供了MACS系统运行所需的数据。反过来，DP System 解决方案生成的控制信号由工厂现有的控制基础设施执行，该基础设施仅进行了小幅升级。结果，尽管投资相对较少，但还是取得了显著的财务和环境效益。
“在处理厂的现代化过程中，我们引入了额外的更高级别的控制层，为操作员提供支持。实施后，MACS 系统选择并自动设置最佳过程控制参数，”
DP System 的项目经理 Tomasz Chrzešcijanek 说。
该解决方案的实施花了大约六个月，而校准则持续了大约一年，这允许考虑该设施在不同季节的运营细节。
最重要的好处包括通过减少电力消耗而节省能源。还有可能提高生物学部分过程的稳定性。此外，在系统信息的支持下，员工现在减少了对流程监督的参与，从而可以更有效地利用时间。
通过现代化实现的另一个好处是，人们普遍认为该设施所执行过程的安全性得到了提高。所实施的解决方案使实现约20,000 PE（人口当量）的额外负载能力储备成为可能。这使处理厂能够使用现有的反应器接收更多的废水进行处理。
“在现代化之前，该处理厂能够接收来自25万居民的废水，而现在它为35万居民提供污水。除其他外，这一结果的实现要归功于优化解决方案的实施。我们对DP System参与实施工作以及系统的性能感到满意。事实证明，所应用的解决方案无论是在我们处理厂的日常运营中还是危急情况下，例如降雨后废水大量流入的时期，都是有效的。”
总结了来自斯武普斯克处理厂的卡齐米日·斯塔奇拉。
另一个实施在西门子设备上运行的MACS解决方案的设施是位于伊瓦瓦的污水处理厂。在这种情况下，实施的主要原因是需要减少经过处理的废水中的氮含量。DP System 赢得了招标，并开始了更换控制元件、阻尼器和负责再循环控制的驱动组件的工作。
现代化包括内部和外部再循环、曝气控制和 PIX 凝固剂的剂量。作为已完成工作的一部分，外部再循环系统从基于流入废水量的控制算法改为基于二级净化器中污泥水平的控制算法。由于这些变化，有必要使安装在二级净化器中的出水口实现自动化。现代化改善了经过处理的废水的质量。在节能方面也取得了显著的好处。
“能耗在很大程度上取决于流入处理厂的废水的类型。更困难的负载需要更多的空气，并使用消耗大量电力的鼓风机。由于不同浓度的流入废水存在差异，因此很难精确评估新解决方案的能效如何。但是，在稳定运行期间，我们观察到设备的性能显著改善和能源效率的提高。在适当的时机控制阻尼器和关闭鼓风机可以明显减少电力消耗。由于进行了优化，我们现在能够充分利用污水处理系统的功能，”
伊瓦瓦污水处理厂副厂长克日什托夫·德拉谢夫斯基说。
MACS 系统在伊瓦瓦已经使用了好几年。与斯武普斯克的处理厂类似，其实施花了大约六个月，随后对该设施的具体条件进行了大约一年的调整。在一年周期内，对该设施可能发生的所有季节性现象进行了分析。目前，所应用的解决方案可以减少约12％的能源。提高工艺效率还意味着整个工厂的吞吐量更高，并且能够处理更大数量的废水。
“我们不是使用标准的PID控制器，而是使用过程模型和结果预测来实现解决方案，即MPC（模型预测控制）算法。这种控制器的运行点更接近技术极限，这会自动转化为更高的过程效率和更高的工厂吞吐量，” 来自 DP System 的 Robert Wlaz lak 解释说。
“西门子提供的解决方案不仅考虑了基于模型的控制的广泛功能，还为人工智能提供了支持：机器学习（深度学习）。所有这些都提高了控制效率，并为优化能耗和实现更好的工艺性能提供了更多机会，” 强调西门子波兰公司的迈克尔·乌尔林斯基。
所实施的解决方案有助于最大限度地提高化学过程中获得的沼气量。MACS 系统的另一个好处是减少了某些任务所需的时间。
“在某些方面，减少劳动力投入是可能的。除其他外，这适用于二级净化器的控制，在现代化之前，二级净化器需要手动调整闸门以调节污泥水平，而现在这个过程是完全自动化的，”
Krzysztof Draszewski 注释。
“MACS 系统支持对测量设备进行持续监控。除其他外，它允许评估当前测量的可靠性。如果系统确定给定的测量值不可靠，它将通知用户并切换到替代测量方法或根据历史值制定控制算法，”
添加了来自 DP System 的 Tomasz Chrzeµcijanek。
