CASE STUDY

Die Abwasseraufbereitungsanlage der Stadt Tacoma migriert zu einem modernen DCS und erhält einen kristallklaren Einblick in den Betrieb

PlantPAx DCS ersetzt ältere Systeme, spart Energie und verbessert die Prozess-Echtzeittransparenz

Herausforderung

Die Legacy-Systeme in der Abwasseraufbereitungsanlage waren ineffizient und mussten aktualisiert werden, um einer Veralterung vorzubeugen.
Die Stadt benötigte skalierbare, flexible Systeme, um die Effizienz zu steigern, Energie zu sparen und Echtzeittransparenz in den Betrieb zu bringen.

Lösungen

PlantPAx DCS - Modernes DCS bietet standardisierte und optimierte werksweite Steuerung und ermöglicht einfach zu implementierende Änderungen.
Fertigungsintelligenz- und Historian-Software - Software bietet Echtzeittransparenz in den Betrieb und historische Trenderstellung für eine einfachere Fehlerbehebung.

Ergebnisse

Standardisierte Steuerung – Verbesserte Bedienerfreundlichkeit, verkürzte Engineering-Einsatzzeit; ermöglicht modifizierte, angepasste Grafiken.
Energieeinsparungen – Energiedaten aus dem DCS werden an das Energiemanagement-Team weitergeleitet, um betriebliche Effizienz zu identifizieren und der Stadt jährliche Einsparungen von USD 34000,00 bei den Energiekosten zu ermöglichen.

Abwasser ist nicht nur das Wasser, das aus Toiletten gespült oder aus Badewannen abgelassen wird. Es gibt viele Formen von Abwasser, einschließlich Regenwasser von Stürmen, das Chemikalien und andere Substanzen enthalten kann, die schädlich sein können, wenn sie verwendet werden, bevor sie den Abwasseraufbereitungsprozess durchlaufen haben.

Tacoma, eine Stadt südlich von Seattle in einem Bundesstaat, der für seinen ganzjährigen Niederschlag bekannt ist, weiß, wie wichtig eine ordnungsgemäße Wasser- und Abwasseraufbereitung ist, um die Versorgung und Sicherheit seiner mehr als 208000 Einwohner zu gewährleisten.

Die Umweltdienste der Stadt Tacoma werden von zwei Abwasseraufbereitungsanlagen aus betrieben, der Central- und der North-End-Anlage, die zusammen 48 Pumpstationen entlang eines 650 Meilen langen Sammelsystems unterhalten.

Die Central Abwasseraufbereitungsanlage wurde 1954 gebaut. 1988 wurden die Sekundärbehandlungsanlagen aufgerüstet, um die neuen Ablaufstandards der EPA zu erfüllen. 2006 wurden weitere Aufrüstungen vorgenommen, um die Kapazität der Anlage auf 139 Millionen Gallonen pro Tag (MGD) zu erhöhen.

Die North End Abwasseraufbereitungsanlage wurde 1968 gebaut und hat eine Kapazität von 30 MGD. In den späten 80er Jahren wurden größere Modernisierungen durchgeführt, um die Anforderungen des EPA-Mandats zu erfüllen, und 1997 wurden der Anlage sekundäre Aufbereitungsanlagen hinzugefügt. Im Gegensatz zu anderen Abwasseraufbereitungsanlagen ist die North End Anlage aufgrund ihrer kleineren Grundfläche eine physikalisch-chemische Aufbereitungsanlage, die Feststoffe zur Verarbeitung an die Central Anlage überträgt.

Beide Anlagen arbeiteten mit jahrzehntealten Geräten und mussten aufgerüstet werden.

"Wir hatten es mit Altsystemen zu tun, die nicht mehr zu unserem Betrieb passten oder diesen unterstützten", sagt Chris Roberts, Tacoma Automation Support Team, City of Tacoma Environmental Services. "Es ging nicht um ein 'Wollen', sondern um ein 'Müssen', eine neue Lösung für die Central und North End Anlagen zu finden, die reibungslosere, effizientere Prozesse ermöglicht."

Die (Vor-)Arbeit leisten

Die Stadt arbeitete mit Carollo Engineers, einem Unternehmen für Umwelttechnik, das sich auf die Planung, Gestaltung und den Bau von Wasser- und Abwasseraufbereitungsanlagen spezialisiert hat, um bei der Auswahl der Technologie zu helfen. Das kombinierte Team bewertete die Fähigkeiten verschiedener Lösungen, die Support-Services, die damit verbundenen Kosten und mehr. Nach dem umfangreichen Auswahlverfahren ging das PlantPAx DCS von Rockwell Automation als Sieger hervor.

"Wir suchten nach einer Lösung und einem Partner, der uns als kleinerem Unternehmen in der DCS-Welt die praktische Unterstützung bieten konnte, die wir brauchten", sagt Roberts. "Durch unsere Recherchen und Bewertungen haben wir herausgefunden, dass Rockwell Automation die lokale Programmierung und den technischen Support bietet, den wir suchten, und das zu einem wettbewerbsfähigen Preis."

Nach Abschluss des Technologieauswahlverfahrens arbeitete das Team weiter mit Carollo Engineers zusammen, um die Systemimplementierung vorzubereiten. Dazu gehörte die Entwicklung von Systemstandards, das Verständnis potenzieller Unbekannter in den alternden Systemen, die Erstellung aller neuen P&ID- und Steuerungserzählungen und die genaue Bestimmung, wie der Machbarkeitsnachweis in ein umsetzbares Design in beiden Anlagen umgesetzt werden kann.

Nach einer dreijährigen Vorbereitungszeit war die Stadt bereit, eine vollständig standardisierte PlantPAx DCS- und Fertigungsintelligenzlösung zu implementieren, um die Anlageneffizienz zu steigern, Energie zu sparen und die Echtzeittransparenz des Betriebs zu verbessern.

Raus mit dem Alten, rein mit dem Neuen

Das flexible, moderne DCS bietet eine werksweite Lösung mit vordefiniertem Code und Faceplates, die die Bedienerfreundlichkeit für die Bediener verbessern. Die detaillierte Library of Process Objects mit add-on-Anweisungen ermöglicht eine standardisierte Methode des Betriebs, verkürzt die Engineering-Einführungszeit und vereinfacht die Integration von Nicht-Rockwell Automation-Geräten.

"Unser Team bat um modifizierte, angepasste Grafiken, die sich enger am Graustufen-Standard orientieren, aber mehr Farbe zulassen, um die bestehenden Farbschemata der Anlagen besser zu treffen. Und dank der Flexibilität des PlantPAx-Systems und seiner Objektbibliothek konnten wir das problemlos umsetzen", so Roberts.

Historian- und Fertigungsintelligenz-Software wurde implementiert, um die Sicht des Bedieners auf wichtige Prozess- und Leistungsdaten zu verbessern. Der Historian sammelt und archiviert wertvolle Daten von der Ausrüstung und Instrumentierung jeder Anlage, und die Bediener verfügen jetzt über automatisierte Berichtsfunktionen und eine leicht verständliche Ansicht historischer und Echtzeit-Prozesstrends, wie z. B. Pumpenmetriken, und aller Prozessoperationen aus der Steuerzentrale.

Im Rahmen der Lösung implementierte das Team 22 neue speicherprogrammierbare Steuerungen sowie ein Industrial Data Center von Rockwell Automation, um den server-Footprint zu verringern und die Zuverlässigkeit der Infrastruktur zu verbessern. Das Industrial Data Center ist eine standardmäßig vorkonfigurierte Infrastruktur, die eine virtualisierte Umgebung für die Erprobung von Konfigurations- und Softwareänderungen bietet, ohne die Produktion zu beeinträchtigen, was für die Stadt ein Muss war. Außerdem bündelt es Technologie von führenden IT-Anbietern und Rockwell Automation Strategic Alliance Partners, Cisco und Panduit.

Der Implementierungsprozess für die Komplettlösung begann im April 2015 und die Umstellung wurde 2017 abgeschlossen, wobei nur noch wenige zusätzliche Upgrades für Pumpstationen geplant sind.

Klare und einfache Sicht

Insgesamt hat das moderne DCS der Stadt einen klareren Einblick in ihre Prozesse ermöglicht.

Mit dem neuen System arbeitet die Stadt an der Umsetzung einer vorausschauenden Wartungsstrategie anstelle einer reaktiven. Wenn ein alarm ausgelöst wurde oder Probleme mit den Altsystemen auftraten, mussten die Bediener vor Ort nachsehen, was vor sich ging. Jetzt verfügen sie über kontextualisierte Daten über die Prozess-Software in der zentralen Steuerzentrale, was die Zeit für die Fehlerbehebung und die mit betrieblichen Verzögerungen verbundenen Kosten verringert.

Wir sind stets bestrebt, bessere und effizientere Wege für den Betrieb unserer Anlagen zu finden, und das moderne Dual Channel Input Stop, das wir jetzt haben, hilft uns genau dabei.

Die Anzahl der alarmen, deren Schweregrad von lästig bis kritisch reicht, hat sich mit dem neuen System verbessert. Dies trägt dazu bei, dass alles ordnungsgemäß funktioniert, und ermöglicht es den Bedienern, potenzielle Probleme im Voraus zu erkennen.

„Unsere Bediener haben jetzt mehr Daten zur Verfügung, die sie beobachten können, und diese sind so organisiert, dass sie verstehen können, was in jeder Phase des Prozesses geschieht“, so Roberts. „Die standardisierte Sprache und die Grafiken erleichtern auch die Dokumentation des Prozesses und der wichtigsten Datenpunkte.“

Energiedaten aus dem modernen DCS liefern Informationen an das Energiemanagement-Team, um Quellen für Energieeinsparungen zu identifizieren. Derzeit hat dieses Team Einsparungen von über USD 34.000,00 pro Jahr identifiziert. Dies hilft der Stadt, ihre Ziele zur Energieeinsparung zu erreichen, indem das Energiemanagement-Team besser ausgestattet wird, um Prozesse zu analysieren und potenzielle Effizienzsteigerungen zu entdecken, wie z. B. die Senkung des Drucksollwerts, um die Anzahl der benötigten Pumpen zu reduzieren, was wiederum Energie spart.

„Wir sind immer bestrebt, bessere, effizientere Wege zu finden, um unsere Anlagen zu betreiben, und das moderne DCS, das wir jetzt haben, hilft uns genau dabei“, so Roberts.

Die oben genannten Ergebnisse beziehen sich speziell auf die Verwendung von Rockwell Automation Produkten und Dienstleistungen durch die City of Tacoma Environmental Services in Verbindung mit anderen Produkten. Spezifische Ergebnisse können bei anderen Kunden variieren.

PlantPAx ist eine Marke von Rockwell Automation Inc.

Veröffentlicht 29. November 2019

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