Shanghai Zhonghan Electric: Caso applicativo del sistema di controllo PLC per impianto di trattamento delle acque reflue

I. Panoramica del Progetto

Un impianto municipale di trattamento acque reflue ha cercato di potenziare le proprie operazioni per migliorarne l’efficienza, garantire una qualità costante del refluo in uscita e ridurre i costi di manutenzione. A tal fine, l’impianto ha affidato a Shanghai Zhonghan Electric la progettazione, la produzione, la programmazione e la messa in servizio in loco di un sistema completo di automazione e controllo. L’obiettivo principale era fornire un controllo preciso e completamente automatico dell’intero processo di trattamento delle acque reflue, assicurando prestazioni affidabili e un funzionamento stabile e continuo. Al centro di questa soluzione vi era un sistema di controllo PLC personalizzato, progettato per soddisfare le specifiche esigenze operative dell’impianto e integrarsi perfettamente con le infrastrutture esistenti.

II. Schema principale del progetto e configurazione

(A) Configurazione del nucleo di controllo

Il sistema di controllo PLC è stato realizzato intorno al PLC della serie Siemens S7-1500 (CPU 1516-3PN/DP), scelto come unità di controllo centrale per le sue elevate prestazioni, affidabilità e scalabilità. Questo sistema è stato progettato per gestire circa 800 punti I/O (DI, DO, AI, AO), fornendo un monitoraggio e un controllo completi dei segnali su tutte le unità di processo, inclusi screening, aerazione, ricircolo dei fanghi e chiarificazione. L’architettura adottata segue un modello distribuito composto da 1 Stazione Principale e 3 Stazioni Remote, garantendo una copertura robusta dell’estesa configurazione dell’impianto. La comunicazione tra la stazione principale e le stazioni remote avviene tramite Ethernet industriale su fibra ottica, assicurando prestazioni eccezionali in termini di immunità alle interferenze e trasmissione dati stabile, anche nell’ambiente severo e elettricamente disturbato dell’impianto.

(B) Configurazione HMI e hardware

Per integrare il sistema di controllo PLC, il progetto ha previsto una configurazione hardware e di monitoraggio completamente integrata. Il sistema di monitoraggio principale era basato su Siemens WINCC 7.5, che offriva funzionalità avanzate quali la visualizzazione in tempo reale del flusso di processo, la registrazione storica dei dati, la gestione degli allarmi, la generazione automatica di report e le capacità di controllo remoto. L’armadio di controllo PLC su misura era realizzato in acciaio laminato a freddo di alta qualità con verniciatura a polvere elettrostatica, raggiungendo un grado di protezione IP40 per resistere alle condizioni umide e corrosive tipiche degli impianti di trattamento delle acque reflue. Un touchscreen MCGS (Kunlun Tongtai) era installato sul pannello anteriore dell’armadio, consentendo l’operatività e il monitoraggio locali in loco per regolazioni rapide e attività di troubleshooting. All’interno dell’armadio, i componenti di primaria marca erano stati accuratamente disposti con cablaggi ordinati, nel pieno rispetto degli standard internazionali di sicurezza elettrica, al fine di garantire un’elevata affidabilità del sistema nel lungo termine.

III. Servizio e processo di implementazione

Shanghai Zhonghan Electric ha fornito un servizio a ciclo completo e su misura per garantire il successo del progetto:

• Progettazione dello schema: il nostro team ha condotto un’approfondita ricerca sul campo per mappare i processi dell’impianto, ha sviluppato schemi elettrici dettagliati e ha progettato sia l’interfaccia touchscreen sia quella del computer host per un’operatività intuitiva.
• Produzione e assemblaggio: l’armadio di controllo PLC è stato realizzato secondo specifiche precise, integrando il touchscreen MCGS e assemblando tutti i componenti interni, tra cui il PLC Siemens, le alimentazioni e i moduli di comunicazione.
• Sviluppo software: la logica di controllo PLC personalizzata è stata progettata per automatizzare i processi principali, dallo screening iniziale allo scarico finale del refluo. Le interfacce operatore WINCC e MCGS sono state configurate per fornire agli operatori informazioni chiare e utilizzabili sulle prestazioni del sistema.
• Collaudo in loco: ingegneri senior sono stati inviati sul posto per eseguire controlli dei cablaggi, debug della rete e test di integrazione del sistema, garantendo una comunicazione perfetta tra il sistema di controllo PLC e i dispositivi di campo, quali pompe, valvole e sensori.
• Formazione e consegna: è stata fornita una formazione completa sull’uso e sulla manutenzione del sistema al team del cliente, che ha coperto la navigazione nel sistema, la risoluzione dei problemi e le operazioni di manutenzione ordinaria. Tutta la documentazione tecnica, inclusi schemi elettrici, manuali e backup del software, è stata consegnata per completare l’accettazione del progetto.

IV. Realizzazioni del Progetto

Dopo la messa in servizio, il sistema di controllo PLC ha abilitato un controllo completamente automatico e intelligente dell'intero processo di trattamento delle acque reflue. Il sistema ha garantito prestazioni stabili degli impianti, rilevamento e risposta rapidi ai guasti e riduzioni significative dei costi del lavoro manuale, eliminando la necessità di continue regolazioni in loco. La qualità del refluo ha costantemente soddisfatto e superato gli standard normativi, anche durante i periodi di portata massima, dimostrando la capacità del quadro di controllo PLC di adattarsi a condizioni operative dinamiche. Il progetto è stato completato nei tempi e nel budget previsti, ricevendo ampi elogi dal cliente per la sua affidabilità, facilità d’uso e impatto positivo sull’efficienza operativa.

V. Sintesi del progetto

Questo progetto di impianto di trattamento delle acque reflue rappresenta una testimonianza dell’esperienza di Shanghai Zhonghan Electric nella progettazione di sistemi di controllo PLC, nella produzione di apparecchiature e nella messa in servizio sul campo. Esso dimostra la nostra capacità di fornire soluzioni personalizzate ad alte prestazioni, studiate appositamente per affrontare le sfide specifiche delle infrastrutture ambientali comunali. In futuro, Shanghai Zhonghan Electric continuerà a rafforzare la propria presenza nell’automazione ambientale, sfruttando tecnologie avanzate come il sistema di controllo PLC per favorire lo sviluppo intelligente, efficiente e sostenibile del settore globale del trattamento delle acque reflue.