Shanghai Zhonghan Electric: Przypadek projektowy systemu sterowania PLC dla oczyszczalni ścieków

I. Omówienie projektu

Miejska oczyszczalnia ścieków postanowiła zmodernizować swoje działania, aby zwiększyć wydajność, zapewnić stałą jakość odpływu oraz obniżyć koszty konserwacji. W tym celu oczyszczalnia powierzyła firmie Shanghai Zhonghan Electric opracowanie, produkcję, programowanie oraz uruchomienie na miejscu kompleksowego systemu automatyki sterującej. Główne zadanie polegało na zapewnieniu precyzyjnego, w pełni zautomatyzowanego sterowania całym procesem oczyszczania ścieków, co gwarantuje niezawodną pracę oraz stabilne, nieprzerwane funkcjonowanie instalacji. Sercem tego rozwiązania był dostosowany do potrzeb oczyszczalni system sterowania PLC, zaprojektowany tak, aby spełniać jej unikalne wymagania operacyjne oraz bezproblemowo integrować się z istniejącą infrastrukturą.

II. Kluczowy zakres projektu i konfiguracja

(A) Konfiguracja rdzenia sterującego

System sterowania PLC został zbudowany wokół sterownika PLC serii Siemens S7-1500 (CPU 1516-3PN/DP), wybranego jako centralna jednostka sterująca ze względu na wysoką wydajność, niezawodność oraz skalowalność. System ten został zaprojektowany do obsługi około 800 punktów wejść/wyjść (DI, DO, AI, AO), zapewniając kompleksowe monitorowanie i sterowanie sygnałami we wszystkich jednostkach procesowych, w tym: sitowaniu, napowietrzaniu, cyrkulacji osadu oraz klarowaniu. Architektura przyjęta to model rozproszony składający się z 1 stacji głównej oraz 3 stacji zdalnych, co gwarantuje solidne objęcie rozległego układu oczyszczalni. Komunikacja pomiędzy stacją główną a stacjami zdalnymi odbywa się za pośrednictwem przemysłowej sieci Ethernet przesyłanej światłowodem, zapewniając wyjątkową odporność na zakłócenia oraz stabilną transmisję danych nawet w surowym, elektrycznie zakłócanym środowisku oczyszczalni.

(B) Interfejs człowiek-maszyna (HMI) i konfiguracja sprzętu

W celu uzupełnienia systemu sterowania PLC projekt obejmował w pełni zintegrowane rozwiązanie sprzętowe oraz system monitoringu. Główne oprogramowanie do monitoringu opierało się na platformie Siemens WINCC 7.5, oferującej zaawansowane funkcje, takie jak wizualizacja przepływu procesu w czasie rzeczywistym, rejestracja danych historycznych, zarządzanie alarmami, generowanie raportów w trybie automatycznym oraz zdalne sterowanie. Szafę sterowniczą PLC zaprojektowano i wykonano specjalnie pod ten projekt z wysokiej jakości stali blachy zimnocyklowanej z powłoką elektrostatyczną, osiągając stopień ochrony IP40, co zapewnia odporność na wilgotne i korozyjne warunki typowe dla oczyszczalni ścieków. Na drzwiach szafy zamontowano dotykowy panel operatorski MCGS (Kunlun Tongtai), umożliwiający lokalną obsługę i monitoring w miejscu instalacji w celu szybkich korekt i rozwiązywania problemów. Wewnątrz szafy komponenty renomowanych marek zostały starannie rozmieszczone, a okablowanie wykonano w sposób uporządkowany, zgodnie ze ścisłymi międzynarodowymi normami bezpieczeństwa elektrycznego, zapewniając długotrwałą niezawodność systemu.

III. Usługi i proces wdrożenia

Shanghai Zhonghan Electric dostarczyła kompleksowej, kompleksowej usługi „klucz w rękę”, aby zapewnić sukces projektu:

• Projektowanie schematu: Nasz zespół przeprowadził szczegółowe badania w miejscu, aby przeanalizować procesy zakładu, opracował szczegółowe schematy elektryczne oraz zaprojektował interfejsy dotykowe i komputerów głównych w celu intuicyjnej obsługi.
• Produkcja i montaż: Szafę sterownika PLC wyprodukowano zgodnie z precyzyjnymi specyfikacjami, integrując ekran dotykowy MCGS oraz montując wszystkie elementy wewnętrzne, w tym sterownik PLC firmy Siemens, zasilacze i moduły komunikacyjne.
• Rozwój oprogramowania: Zaprojektowano niestandardową logikę sterowania PLC w celu zautomatyzowania kluczowych procesów – od początkowego sortowania po końcowe odprowadzanie ścieków. Interfejsy operatora WINCC i MCGS skonfigurowano tak, aby zapewnić operatorom jasne i praktyczne informacje na temat wydajności systemu.
• Wdrożenie w miejscu: Do wykonania sprawdzania okablowania na miejscu, debugowania sieci oraz testów integracji systemu wysłano inżynierów starszych, zapewniając bezbłędne komunikowanie się systemu sterowania PLC z urządzeniami polowymi, takimi jak pompy, zawory i czujniki.
• Szkolenie i przekazanie: Zespół klienta otrzymał kompleksowe szkolenie z obsługi i konserwacji, obejmujące nawigację w systemie, rozwiązywanie problemów oraz codzienne konserwacje. Wszystkie dokumenty techniczne, w tym schematy, instrukcje obsługi oraz kopie zapasowe oprogramowania, zostały przekazane w celu ukończenia akceptacji projektu.

IV. Osiągnięcia projektu

Po uruchomieniu system sterowania PLC umożliwiał w pełni zautomatyzowaną i inteligentną kontrolę całego procesu oczyszczania ścieków. System zapewniał stabilną pracę urządzeń, szybkie wykrywanie i reagowanie na usterki oraz znaczne obniżenie kosztów pracy ręcznej, eliminując konieczność ciągłych korekt na miejscu. Jakość oczyszczonej wody stale spełniała i przekraczała normy prawne, nawet w okresach szczytowego przepływu, co potwierdza zdolność szafy sterowniczej PLC do adaptacji do dynamicznych warunków eksploatacyjnych. Projekt został zrealizowany terminowo i zgodnie z przydziałem budżetowym, co spotkało się z wysoką oceną ze strony klienta pod względem niezawodności, łatwości obsługi oraz pozytywnego wpływu na efektywność operacyjną.

V. Podsumowanie projektu

Ten projekt oczyszczalni ścieków stanowi dowód wiedzy i doświadczenia firmy Shanghai Zhonghan Electric w zakresie projektowania systemów sterowania PLC, produkcji sprzętu oraz uruchamiania go w miejscu. Pokazuje naszą zdolność do dostarczania zindywidualizowanych, wysokiej klasy rozwiązań dopasowanych do unikalnych wyzwań związanych z miejską infrastrukturą środowiskową. W przyszłości firma Shanghai Zhonghan Electric będzie dalej wzmacniać swoją pozycję na rynku automatyzacji środowiskowej, wykorzystując zaawansowane technologie, takie jak systemy sterowania PLC, aby wspierać inteligentny, wydajny i zrównoważony rozwój branży oczyszczania ścieków na całym świecie.