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案例研究

透過自動化現代化,有效淨化

ATER Logic 進行 Suwałki 污水處理廠的現代化,讓各個裝置實施了統一的控制系統。

在過程中使用西門子設備和軟件有助於簡化工廠運營,啟用診斷和流程監控,並提高安裝的操作安全性。

蘇瓦爾基的水和污水收集公司(PWik Suwałki Sp. z o.o.)負責為城市居民提供水,以及收集和處理廢水。該工廠接收來自整個城市、附近的村莊和非污水區域的廢水。直到 2024 年,處理廠採用分散且過時的控制和流程視覺化系統運行。由於必要但不協調的自動化擴展,設施的不同部分都使用各種控制器,軟件平台和監督系統進行操作。這種情況使日常操作困難,並阻礙了有效的故障偵測。

「處理廠最嚴重的問題是使用中的控制系統的多樣性和效率不足。每個安裝都有不同的使用者介面,沒有統一的資料呈現方法,而且流程資料封存不完整。此外,缺乏技術支援以及無法進行修改,會顯著阻礙日常運作。」
-召回普威克蘇瓦利基公司的首席執行官盧卡斯·庫爾齊納。


對於廢水處理廠運營者來說,另一個關鍵方面是生物室中的曝氣過程,該過程在氮化和脫硝化的正確過程中起著重要的作用。不當控制鼓風機、擴散器和空氣閥導致能源消耗不足,導致氧氣水平波動,並導致處理廢水的參數不穩定。這增加了未能符合適用的環境標準的風險。

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現代化過程中的關鍵任務之一是提高控制鼓風機,擴散器和空氣閥的操作效率。

實施目標:統一的自動化系統

啟動處理廠現代化的主要原因是需要統一控制系統,通過將現有的分散設置替換為一個凝聚系統來統一化控制系統。該實施還旨在改善通風過程並提高設施的可靠性和操作安全。
該項目總持續十個月,從 2024 年 7 月簽署合同開始。第一階段包括監管系統的設計、預製和交付。

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經過現代化後,鼓風機和閥門的正確操作可確保生物室中的技術參數穩定,並精確優化能源消耗。

作為計劃工作的一部分,一個工業網絡被交付和啟用,並逐步為十個技術領域提供專門的控制和儀器配電板(AKPia)。在以下階段,整個系統都被啟動並優化。該項目在 2025 年 5 月以員工培訓結束。
值得強調的是,所有工作都是在設施維持完全運行的時候進行的。所有系統和軟件都在不中斷技術過程的情況下實施。「以西門子元件為基礎的新解決方案,有助於提高處理廠的可靠性和操作安全性。


「從單一工作站對所有設施進行集中式實時監控,有助於我們偵測和解決故障,同時也能實現遠端監控。為所有工廠系統開發新的控制演算法,帶來了具體的預期效果。特別是,鼓風機和閥門的新操作提供了生物室中的技術參數的穩定性,並精確優化能源消耗」
PWiK 蘇瓦爾基技術和開發總監安德傑·馬齊亞茲解釋。

控制區域的質量改進

蘇瓦爾基污水處理廠的控制系統現代化是基於備援的 S7-1500 系列控制器(S7‑1517H‑3PN)。關鍵設備的冗餘顯著提高了整個系統的可靠性和穩定性。由於使用西門子設備,技術流程現在可以一致的方式控制,並且故障風險最小化。'


作為現代化的一部分,ATER Logic 專家對控制基礎設施進行了全面的更換和擴展。先前分散的系統,基於多台電腦和不一致的解決方案,被單一現代的冗餘設置取代。此解決方案可確保即使在控制器故障的情況下,也可以確保系統連續運作、更高的程序安全性,並大幅降低意外停機的風險,從而導致整個安裝的更高穩定性和效率。所有技術設施都已連接到一個監督中心。因此,工廠運作變得更簡單,降低人為錯誤的風險,故障診斷和對威脅的響應速度更快。」
-評估西門子波蘭銷售經理斯瓦沃米爾·卡利塔。

實施的另一個重要領域是通風控制邏輯的改變。

「在現代化之前,該系統不準確且不穩定 — 技術參數通常偏離製程要求,鼓風機和閥門的運行效率不高,導致能源消耗高。由於實施了新的控制算法,我們已經穩定了氧水平,引入了動態鼓風機調節,並啟用通風閥的自動控制。由於我們的工作,現在可以順暢而精確地控制通風系統,」
-強調負責實施的整合商 ATER Logic 首席執行官托馬斯·普魯西諾夫斯基。


現代化所涵蓋的第三個領域包括改善操作安全。以前不相容的系統增加了故障的風險,使得最佳化和必要的修改不可能,並且缺乏全面的設備監控。實施結果實現了統一的警報和診斷系統,可以對大多數設施進行遠端監控。因此,軟體和控制器現在在一個標準化的環境中運作。降低了停機時間和維修成本,設備可靠性提高,並顯著提高營運安全。

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作為計劃工作的一部分,一個工業網絡被交付和啟用,並逐步提供專業的控制櫃。

控制演算法現代化的影響

作為現代化的一部分,各製造商的控制器被替換為 西門子 SIMATIC S7‑1500H 備援控制器 管理整個設施。此外, 配備 TIA Portal 軟件的工程工作站已交付 並委託。此工作站能夠完全操作主控制器、分析演算法性能,以及對整個站點的控制邏輯進行修改的能力。

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先前分散的系統,以多台電腦和不一致的解決方案為基礎,被一個建立在 SIMATIC S7-1500 控制器上的現代冗餘設置取代。

「以前,實施演算法的變更很困難 — 沒有 TIA Portal 等工程工具,而且控制系統的每個部分都在單獨的環境中運行。新架構提供完整的控制、開發能力,以及維持一致的控制系統的能力。」
-托馬斯·普魯西諾夫斯基筆記。


除了替換控制算法,整個控制層也被統一。借助 TIA Portal 軟件,為整個設施實施了標準化的控制邏輯。這使得可能引入一個相干的系統。所有技術單位現在都共用統一的介面、警報、控制結構和資料歸檔。因此,操作員工作效率更高,對偏差的反應更快,而且完整的製程歷史記錄可實現徹底的最佳化分析。

控制系統中最重要的創新是實施模糊邏輯控制器。它同時分析多種製程參數,包括氧濃度,有機負載,廢水流量,污泥濃度,活性污泥的狀況和生物室的負載。根據這些數據,它確定了最佳氧氣需求。控制器流暢地調節鼓風機,空氣閥和生物區之間的空氣分佈。

「與先前的系統不同,控制器不會以二進位開/關的方式反應,而是預測並適應過程變化。即使在快速變化的條件下,它也可以保持穩定的氧水平,」
-強調托馬斯·普魯西諾夫斯基。

現代化的主要優點

作為現代化的一部分,負責監督技術流程的所有設備都被完全更換。
新基礎架構的一個關鍵元素是新增一個伺服器機櫃,其中包含兩個備援西門子 S7‑1500H 控制器,以及高可用性的電腦系統。
此解決方案可確保控制系統的持續運作-如果一個控制器發生故障,另一個控制器立即接受其功能,而不會影響持續的控制流程。

整個設施的使用者介面的統一、流程資料歸檔的集中化,以及工程工作站的實施,顯著提高了控制系統的可靠性、透明度和分析能力。這些措施也簡化了操作和技術維護。

ATER Logic 進行的硬件更換旨在確保高可靠性和不間斷的系統運行。現代化主要基於西門子硬件和軟件解決方案。備援 PLC 控制器可將停機的風險降至最低,同時 即使在斷電時,SITOP 電源供應器和 UPS 模組也可以保持系統運行。 感謝分發 ET200SP I/O 工作站 和新的通信網絡,系統可以輕鬆擴展並與其他設備集成。同時,實施的保護裝置可保護操作員和設備免受故障和電壓突波影響,新的通訊基礎架構和 SQL Server Reporting Services 報告系統可以更快速地運作,並且有效地建立流程分析和報告。

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實施基於 TIA Portal 的工程工作站提高了控制系統的可靠性,並簡化了操作和技術維護。

西門子在控制和通信系統的現代化方面發揮了關鍵作用,提供技術支持和自動化解決方案的交付。該公司擔任專案合作夥伴,為系統架構和選擇最佳元件提供建議。
卢卡什·库尔日纳, CEO, 普威克在蘇瓦爾卡赫 Sp. z o.o.
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即使在斷電時,SITOP 電源供應器和 UPS 模組也可以保持系統運行。

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借助分散式 ET200SP I/O 站和新的通信網絡,系統可以輕鬆擴展並與其他設備集成。

由於實施的結果,在所有設施中都確保了統一的用戶界面,使操作,診斷和監控變得顯著更輕鬆。提高可用性的一個重要元素也是生物部分中的淨化過程的改進和自動化。
鼓風機和閥門的控制算法的現代化使生物室中的氧氣水平可以穩定並優化能源消耗。

透氣通常佔處理廠運營成本的 50-60%,這就是為什麼改進這些流程顯著提高了工廠的效率,並為其運營帶來了大量節能的原因。」
-強調 ATER 邏輯的托馬斯·普魯西諾夫斯基

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所進行的工作表現了更好的能力,能夠滿足 Suwałki 和周邊地區居民的需求。

現代化功能可從單一工作站即時監控所有設施,加速故障偵測和解決,並允許遠端監控安裝。在自動化監督、自動操作和實施智能控制策略方面,它還為 PWik Suwałki 開啟了新的機會。


「實施的重要目標也是為處理廠準備未來的升級。由於客戶、整合商和技術供應商之間的良好合作,我們為將來的自動化進一步擴展創造了條件。我們確保與設施的其他系統更好地整合,例如污泥管理、沼氣廠和接收站。」
-解釋西門子的斯瓦沃米爾·卡利塔。

現代化使我們的設施進入智能、自主資源管理的時代。所有這些都將轉化為更好地實現我們的目標、提高系統可靠性、明顯的節能,以及最重要的是能夠更好地滿足 Suwałki 和周邊地區居民的需求。
安德傑·馬齊亞茲, 普維克蘇瓦爾基