Shanghai Zhonghan Electric : Projet de système de commande PLC pour une station d’épuration des eaux usées

I. Aperçu du projet

Une station municipale d’épuration des eaux usées souhaitait moderniser ses opérations afin d’améliorer son efficacité, garantir une qualité constante des effluents et réduire les coûts de maintenance. Pour ce faire, la station a confié à Shanghai Zhonghan Electric la conception, la fabrication, la programmation et la mise en service sur site d’un système complet d’automatisation et de commande. L’objectif principal était d’assurer un contrôle précis et entièrement automatisé de l’ensemble du procédé d’épuration des eaux usées, garantissant ainsi des performances fiables ainsi qu’un fonctionnement stable et ininterrompu. Au cœur de cette solution se trouvait un système de commande automatisée par API personnalisé, spécifiquement conçu pour répondre aux exigences opérationnelles uniques de la station et s’intégrer parfaitement à ses infrastructures existantes.

II. Schéma central du projet et configuration

(A) Configuration du cœur de contrôle

Le système de commande PLC a été conçu autour du PLC de la série Siemens S7-1500 (CPU 1516-3PN/DP), choisi comme unité de commande centrale en raison de ses hautes performances, de sa fiabilité et de sa capacité d’extension. Ce système a été conçu pour gérer environ 800 points d’E/S (E, S, E analogique, S analogique), assurant une surveillance et une commande complètes des signaux sur l’ensemble des unités de procédé, notamment le tamisage, l’aération, la recirculation des boues et la clarification. L’architecture adoptée suit un modèle distribué comprenant 1 station principale et 3 stations distantes, garantissant une couverture robuste de la disposition étendue de l’usine. La communication entre la station principale et les stations distantes utilise l’Ethernet industriel sur fibre optique, offrant des performances exceptionnelles en matière d’immunité aux interférences et une transmission de données stable, même dans l’environnement sévère et électriquement bruyant de l’usine.

(B) Configuration du système HMI et du matériel

Pour compléter le système de commande PLC, le projet comprenait une installation matérielle et de surveillance entièrement intégrée. Le système de surveillance hôte était piloté par Siemens WINCC 7.5, offrant des fonctionnalités avancées telles que la visualisation en temps réel du flux de processus, l’enregistrement historique des données, la gestion des alarmes, la génération automatisée de rapports et les capacités de commande à distance. L’armoire de commande PLC sur mesure était fabriquée en acier laminé à froid de haute qualité, avec une peinture par pulvérisation électrostatique, atteignant un degré de protection IP40 afin de résister aux conditions humides et corrosives typiques des installations de traitement des eaux usées. Un écran tactile MCGS (Kunlun Tongtai) était installé sur la porte de l’armoire, permettant une exploitation et une surveillance locales sur site pour des réglages rapides et la résolution des pannes. À l’intérieur de l’armoire, des composants de marques renommées étaient soigneusement disposés avec un câblage ordonné, conformément strictement aux normes internationales de sécurité électrique afin de garantir la fiabilité à long terme du système.

III. Service et processus de mise en œuvre

Shanghai Zhonghan Electric a fourni un service intégré, clé en main, couvrant l’ensemble du cycle afin de garantir la réussite du projet :

• Conception des schémas : Notre équipe a mené une étude approfondie sur site afin de cartographier les procédés de l’usine, élaboré des schémas électriques détaillés et conçu à la fois l’interface tactile et celle de l’ordinateur hôte pour une utilisation intuitive.
• Fabrication et assemblage : L’armoire de commande PLC a été fabriquée selon des spécifications précises, intégrant l’écran tactile MCGS et assemblant tous les composants internes, notamment le PLC Siemens, les alimentations électriques et les modules de communication.
• Développement logiciel : Une logique de commande PLC personnalisée a été conçue pour automatiser les procédés essentiels, depuis le criblage initial jusqu’à l’évacuation finale des eaux usées. Les interfaces opérateur WINCC et MCGS ont été configurées afin de fournir aux opérateurs des informations claires et exploitables sur les performances du système.
• Mise en service sur site : Des ingénieurs seniors ont été déployés pour effectuer les vérifications du câblage sur site, le débogage du réseau et les essais d’intégration du système, garantissant ainsi une communication parfaite entre le système de commande PLC et les équipements sur le terrain, tels que les pompes, les vannes et les capteurs.
• Formation et livraison : Une formation complète aux opérations et à la maintenance a été dispensée à l’équipe du client, couvrant la navigation dans le système, la recherche et la résolution des pannes, ainsi que l’entretien courant. Toute la documentation technique, y compris les schémas, les manuels et les sauvegardes logicielles, a été remise afin de finaliser l’acceptation du projet.

IV. Réalisations du projet

Après la mise en service, le système de commande PLC a permis un contrôle entièrement automatisé et intelligent de l’ensemble du procédé de traitement des eaux usées. Le système a assuré des performances stables des équipements, une détection et une réaction rapides aux pannes, ainsi qu’une réduction significative des coûts de main-d’œuvre, éliminant ainsi la nécessité d’ajustements constants sur site. La qualité des effluents a systématiquement respecté, voire dépassé, les normes réglementaires, même pendant les périodes de débit maximal, démontrant ainsi la capacité du tableau de commande PLC à s’adapter à des conditions opérationnelles dynamiques. Le projet a été mené à bien dans les délais et dans le budget prévus, ce qui lui a valu des éloges appuyés de la part du client en raison de sa fiabilité, de sa facilité d’utilisation et de son impact positif sur l’efficacité opérationnelle.

V. Résumé du projet

Ce projet d'usine de traitement des eaux usées témoigne de l'expertise de Shanghai Zhonghan Electric en matière de conception de systèmes de commande automatisée (PLC), de fabrication d'équipements et de mise en service sur site. Il illustre notre capacité à fournir des solutions sur mesure, hautes performances, adaptées aux défis spécifiques des infrastructures environnementales municipales. À l'avenir, Shanghai Zhonghan Electric continuera de renforcer sa présence dans le domaine de l'automatisation environnementale, en tirant parti de technologies avancées telles que les systèmes de commande automatisée (PLC) pour impulser un développement intelligent, efficace et durable du secteur mondial du traitement des eaux usées.