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ÉTUDE DE CAS
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La station de traitement des eaux usées de la ville de Tacoma migre vers un système de commande moderne et obtient une visibilité en temps réel sur les opérations

Le système de commande PlantPAx remplace les systèmes existants, économise de l'énergie et améliore la visibilité des procédés.

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Défi

  • Les systèmes existants des stations d'épuration manquaient d'efficacité et nécessitaient des mises à jour pour éviter l'obsolescence
  • La ville avait besoin de systèmes évolutifs et de flexibilité pour accroître l'efficacité, économiser l'énergie et améliorer la visibilité en temps réel des opérations

Solutions

  • Système de commande PlantPAx DCS - Le DCS moderne fournit une commande standard et rationalisée à l'échelle de l'usine, et permet des modifications faciles à mettre en œuvre
  • Logiciel d'intelligence de production et d'historisation - Le logiciel fournit une visibilité en temps réel sur les opérations et des tendances historiques pour faciliter le dépannage

Résultats

  • Commande standardisée – Amélioration de la facilité d'utilisation pour les opérateurs, réduction du temps de déploiement de l'ingénierie ; possibilité de modifier les graphiques personnalisés
  • Économies d'énergie – Les données énergétiques du DCS sont transmises à l'équipe de gestion de l'énergie pour aider à identifier les gains d'efficacité opérationnelle et permettre à la ville d'économiser USD 34000,00 par an sur les coûts énergétiques

Les eaux usées ne se limitent pas à l’eau évacuée par les toilettes ou les baignoires. Elles se présentent sous de nombreuses formes, notamment les eaux de pluie issues des orages, qui peuvent contenir des produits chimiques et d’autres substances susceptibles d’être nocives si elles sont utilisées avant d’avoir subi le processus de traitement des eaux usées. 

Tacoma, une ville au sud de Seattle dans un État connu pour ses précipitations toute l’année, connaît l’importance d’un traitement approprié des eaux et des eaux usées pour assurer la sécurité et le service de ses plus de 208000 habitants.

Les services environnementaux de la ville de Tacoma fonctionnent à partir de deux usines de traitement des eaux usées, les usines Central et North End, qui gèrent 48 stations de pompage sur un système de collecte de 650 miles (1046′) lorsqu’elles sont combinées.

L’usine de traitement centrale a été construite en 1954 et des améliorations du traitement secondaire ont été réalisées en 1988 pour répondre aux nouvelles normes d’effluents de l’Agence de protection de l’environnement (EPA). En 2006, des améliorations supplémentaires ont été mises en œuvre pour augmenter la capacité de l’usine à 139 millions de gallons par jour (MGD).

L’usine de traitement de North End a été construite en 1968 et a une capacité de 30 MGD. D’importantes mises à niveau ont été réalisées à la fin des années 1980 pour répondre aux exigences du mandat de l’EPA, et des mises à niveau du traitement secondaire ont été ajoutées à l’usine en 1997. Contrairement aux autres installations de traitement des eaux usées, l’usine de North End est une usine de traitement physico-chimique en raison de son empreinte plus petite et transfère les solides à l’usine centrale pour le traitement.

Les deux usines fonctionnaient avec des équipements vieux de plusieurs décennies et nécessitaient des mises à niveau.

« Nous avions affaire à des systèmes existants qui ne convenaient plus à nos opérations ni ne les prenaient en charge », a déclaré Chris Roberts, équipe d’assistance à l’automatisation de Tacoma, Services environnementaux de la ville de Tacoma. « Il ne s’agissait pas d’un “désir” mais d’un “besoin” de trouver une nouvelle solution pour les usines Central et North End qui permettrait des processus plus fluides et plus efficaces. »

Faire le (prépa) travail

La ville a collaboré avec Carollo Engineers, une société d’ingénierie environnementale spécialisée dans la planification, la conception et la construction d’installations de traitement de l’eau et des eaux usées, pour l’aider dans le processus de sélection technologique. L’équipe combinée a évalué les capacités des différentes solutions, les services d’assistance, les coûts associés et plus encore. Après un processus de sélection approfondi, le système de commande distribué PlantPAx (DCS) de Rockwell Automation est arrivé en tête.

« Nous voulions une solution et un partenaire qui nous offriraient l’assistance pratique dont nous avions besoin en tant que petit acteur dans le monde des DCS », explique M. Roberts. « Grâce à nos recherches et évaluations, nous avons constaté que Rockwell Automation proposait l’assistance technique et la programmation locale que nous recherchions, et à un prix compétitif. »

Une fois le processus de sélection de la technologie terminé, l’équipe a poursuivi sa collaboration avec Carollo Engineers pour préparer la mise en œuvre du système. Cela comprenait l’élaboration de normes système, la compréhension des inconnues potentielles dans les systèmes vieillissants, la création de toutes les nouvelles descriptions de procédé et d’instrumentation et de contrôle, et la détermination précise de la manière de transformer la preuve de concept en une conception exécutable dans les deux usines.

Après une période de préparation de trois ans, la ville était prête à mettre en œuvre un système de commande distribué PlantPAx entièrement normalisé et une solution d’intelligence de production pour accroître l’efficacité de l’usine, économiser de l’énergie et améliorer la visibilité en temps réel de ses opérations.

Fini l'ancien, place au nouveau

Le système de contrôle-commande moderne et flexible fournit une solution à l'échelle de l'usine avec un code prédéfini et des faces avant qui améliorent la facilité d'utilisation pour les opérateurs. La bibliothèque détaillée des objets de procédé avec des instructions complémentaires permet une méthode de fonctionnement standard, réduit le temps de déploiement de l'ingénierie et simplifie l'intégration des dispositifs non-Rockwell Automation. 

« Notre équipe des opérations a demandé des graphiques modifiés et personnalisés pour se rapprocher de la norme en niveaux de gris, mais en autorisant plus de couleurs pour correspondre aux schémas de couleurs existants des usines. Et grâce à la flexibilité du système PlantPAx et à sa bibliothèque d'objets, nous avons pu le faire facilement », a déclaré Roberts.

Un logiciel d'historisation et d'intelligence de production a été mis en œuvre pour améliorer la visibilité de l'opérateur sur les données clés des processus et des performances. L'historien collecte et archive des données précieuses provenant de l'équipement et de l'instrumentation de chaque usine, et les opérateurs disposent désormais de capacités de génération de rapports automatisés et d'une vue facile à comprendre sur les tendances des processus historiques et en temps réel, telles que les mesures de pompage, et toutes les opérations de processus depuis la salle de commande.

Dans le cadre de la solution, l'équipe a mis en œuvre 22 nouveaux automates programmables, ainsi qu'un centre de données industriel de Rockwell Automation, afin de réduire l'empreinte des serveurs et d'améliorer la fiabilité de l'infrastructure. Le centre de données industriel est une infrastructure préconfigurée standard qui offre un environnement virtualisé pour tester les modifications de configuration et de logiciel sans impacter la production, ce qui était indispensable pour la ville. Il regroupe également la technologie des principaux fournisseurs informatiques et des partenaires d'alliance stratégique de Rockwell Automation, Cisco et Panduit.

Le processus de mise en œuvre de la solution complète a débuté en avril 2015 et la transition a été achevée en 2017, avec seulement quelques mises à niveau supplémentaires prévues pour les stations de pompage.

Voir clairement et facilement 

Dans l'ensemble, le système de contrôle-commande moderne a permis à la ville de mieux comprendre ses processus.

Avec le nouveau système, la ville travaille à la mise en œuvre d'une stratégie de maintenance prédictive plutôt que réactive. Si une alarme se déclenchait ou si des problèmes survenaient avec les systèmes existants, les opérateurs devaient se rendre physiquement sur place pour inspecter la situation. Désormais, ils disposent de données contextualisées via le logiciel de processus dans la salle de commande centrale, ce qui réduit le temps de dépannage et les coûts associés aux retards opérationnels.

Nous cherchons toujours à identifier des méthodes plus efficaces pour gérer nos usines, et le système DCS moderne que nous avons maintenant nous aide à le faire.

Le nombre d'alarmes, dont la gravité varie de la nuisance au critique, s'est amélioré avec le nouveau système. Cela permet de s'assurer que tout fonctionne correctement et permet aux opérateurs de traiter de manière préventive tout problème potentiel.

« Nos opérateurs disposent désormais de plus de données à observer, et elles sont organisées de manière à leur permettre de comprendre ce qui se passe à chaque étape du processus », a déclaré Roberts. « Le langage et les graphiques standardisés facilitent également la documentation du processus et des points de données clés. »

Les données énergétiques du système de commande moderne alimentent l'équipe de gestion de l'énergie en informations pour l'aider à identifier les sources d'économies d'énergie. Actuellement, cette équipe a identifié plus de USD 34000,00 d'économies chaque année. Cela aide la ville à atteindre ses objectifs d'économie d'énergie en équipant mieux l'équipe de gestion de l'énergie pour analyser les processus et découvrir des gains d'efficacité potentiels, tels que l'abaissement de la consigne de pression pour réduire le nombre de pompes nécessaires, ce qui permet donc d'économiser de l'énergie.

« Nous cherchons toujours à identifier des moyens meilleurs et plus efficaces de gérer nos usines, et le système de commande moderne que nous avons maintenant nous aide à faire exactement cela », a déclaré Roberts.

Les résultats mentionnés ci-dessus sont spécifiques à l' utilisation par la City of Tacoma Environmental Services des produits et services de Rockwell Automation conjointement à d'autres produits. Les résultats spécifiques peuvent varier pour d'autres clients.

PlantPAx est une marque commerciale de Rockwell Automation Inc.

Publié 29 novembre 2019

Sujets: Process Automation Control Traitement des eaux usées PlantPAx Système de contrôle-commande PlantPAx
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