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モントレー地方水質汚濁防止局は、廃水を安全な水に変える費用を数百万ドル節約

ロックウェル・オートメーションのPlantPAx DCSが水処理施設のプロセスとデータの制御を向上することを支援

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課題

  • 老朽化し、高リスクのSCADAシステムは陳腐化に近づき、維持が困難になっていた。

ソリューション

  • 設置ベースの評価 - 初期評価は、更新が最も必要な資産を特定するのに役立った
  • PlantPAx分散制御システム
  • 単一のスケーラブルなシステムがすべての運用を統合して、生産性を向上
  • 高可用性を備えた仮想化制御システム。冗長性はシステム障害のリスクを軽減することを支援
  • 情報対応システムは、生産インテリジェンスソフトウェアを通じて報告手順を改善することを支援

結果

  • 化学物質の使用に対する管理の向上 - プロセスの可視性の向上により、塩素の使用に対する管理が強化され、最初の1年間で25,000ドルのコストが削減された。
  • 自動規制報告 - データ収集と傾向分析機能により、規制報告が簡単にできるようになった。

水に依存する産業

カリフォルニア州中心部のモントレーは、州の険しい海岸線沿いにあり、モントレー湾の広大な景色を眺めることができます。この地域の穏やかな気候は農業に理想的であり、「国民のサラダボウル」の愛称が付けられています。主要な農産物は、幅広い果物、野菜、さらにはブドウをワイン生産に提供しています。

モントレー地方水質汚濁防止局(MRWPCA)は、地域の9つの都市と周辺の農場に清潔で安全な水を提供するために、1850万ガロンを超える廃水を毎日処理しています。

1998年に広範な調査プロジェクトを完了した後、この期関は再生水がさまざまな作物に安全に使用でき、作物の収量と品質が向上する可能性さえあると判断しました。その結果、この地域では、地元の作物の灌漑ニーズを支援するために廃水リサイクルプログラムを実施することを決定しました。

廃水のリサイクル

このプログラムは、アーティチョーク、セロリ、ブロッコリー、レタス、カリフラワーなど、食用の新鮮な食用作物の10以上の異なる収集ポイントから引き込まれた廃水をリサイクルします。この大規模なシステムには、サリナスバレー再生プロジェクト(SVRP)水のリサイクルプラントとカストロヴィル海水浸水プロジェクト(CSIP)の配水システムが含まれます。収集された廃水は、水質分析、水位管理、化学物質の添加および分配を厳格に管理する必要のある広範なプロセス管理システムによって浄化されます。

15年の運用期間を経て、プロセスを実行する制御システムは陳腐化しつつありました。古くなったWindows® XPベースのヒューマン・マシン・インターフェイス(HMI)ソフトウェアには、シャットダウンや緊急時のバックアップ機能がありませんでした。さまざまな異なる収集ポイントからの通信は、しばしば遅れて不規則になり、通信ステータスの改ざんにつながりました。さらに、生産データは手作業で記録されていたため、データの転送の信頼性も低下する、時間がかかりミスが起こりやすいプロセスでした。システムオペレータは、優れた意思決定に不可欠なデータと動向のレポートを迅速に収集することができませんでした。例えば、エンジニアがフローの推定を要求した場合に、数週間データを利用できない可能性がありました。

SCADA (監視制御とデータ収集)全体とITシステムのマスタプランをケネディ・ジェンクス・コンサルタントと検討した結果、政府機関は、需要に対応し、リスクを軽減するために、管理と情報システムをアップグレードするときがきたと判断しました。

システムの更新

政府機関は、現在のSCADAシステムの運用パフォーマンスを完全に理解することを望んでおり、完全なInstalled Base Evaluation評価をロックウェル・オートメーションに依頼しました。このプロセスにより、MRWPCAはその最も重要な資産と陳腐化リスクの基本的な理解を得ることができました。

政府機関はネットワークと制御インフラを再構築し、ロックウェル・オートメーションのPlantPAx®分散制御システム(DCS)を実装することを決定しました。

MRWPCAは、SVRP施設からゼロから始め、新たに仮想化されたシステムをサポートするために、新しい光ファイバーを敷設する必要がありました。古いプログラマブル・ロジック・コントローラ(PLC)のコードは、新しいPlantPAxシステムに簡単に変換され、立上げ時にセットアップとプログラミングを簡単にできました。また、仮想化システムにより、プライマリサーバに障害が発生した場合にスタッフがバックアップサーバで運用を開始できるようになり、水処理の中断のリスクが軽減されます。

このシステムは、EtherNet/IPに基づくネットワーク通信規格を使用して構築され、制御と情報の流れを合理化し、水処理プロセスのリアルタイム診断と電子文書化を可能にします。

9つのEtherNet/IPモジュールへの変換により、ラック全体の取付け済みI/Oがなくなり、システムの速度が向上しました。これにより、MRWPCAPLCを工場現場から管理棟に物理的に移動できるようになりました。

ロックウェル・オートメーションのフィールド・サービス・エンジニアが現場に来て、ソフトウェアのインストールを支援し、政府機関のスタッフに実践的なトレーニングを提供しました。

新しいDCSの情報対応機能の改善には、システムの需要、レベル、ストレージなどのリアルタイムおよび歴史的な水のトレンドを提供する冗長な履歴機能が含まれていました。システムは、約2,300のヒストリアンのタグから主要なプロセスデータを収集、追跡、記録して、水の傾向を正確に特定します。

新しいHMIは古いソフトウェアから直接変換され、冗長仮想サーバに実装されました。これにより、信頼性と速度が向上し、画面の美しさが向上しました。

プロセスと規制報告を容易にするために、MRWPCAはまた、ヒストリアンやその他の資産からの水処理情報を集約するロックウェル・オートメーションのFactoryTalk® VantagePoint®エンタープライズ製造インテリジェンス(EMI)システムを実装しました。オペレータは、新しいEMIシステムを使用して、さまざまな機器やレポートタグにリアルタイムでアクセスし、プロセス管理や規制の目的で特定のレポートを生成できます。

全面的な改善

新しい情報対応DCSは、MRWPCAが水処理プロセスに不可欠なデータを収集してアクセスすることを支援しました。オペレータは、さまざまな場所のデータにリアルタイムで確実にアクセスできるようになりました。

可視性とデータへのアクセスが改善されたことで、化学物質の使用に対する管理が改善されました。処理プロセスは毎日5,000ポンド以上の塩素を使用するため、より厳格な管理を達成することは、大幅なコスト削減を意味しました。MRWPCAはそれ以来、化学品コストを年間25,000ドル節約することができました。これらのコスト削減は当初は予想されていませんでしたが、追加の利点でした。これにより、HMIアップグレードについてわずか5年間で完全なROIが達成されました。

エネルギー監査では、それ以上の省エネ提案はありませんでした。ドライブはより効率的に稼働し、システムはエネルギー節約のために完全に最適化されました。多くの場合、エネルギー消費は水処理に関連する最も高い運用コストの1つであるため、これは政府機関にとって大きな勝利でした。

MRWPCAは、圧力の問題の影響を受けたブースターステーションも運用しており、複数のバーストパイプ、バルブの破損、その他のいくつかの未解決の問題につながりました。新しいDCSシステムが登場する前は、郡は問題の根本原因を特定できませんでしたが、データ収集と傾向分析機能により、オペレータは問題を特定して解決することができました。 DCSシステムにより、郡は可変周波数ドライブを設置してブースターシステムを変更する必要がなくなり、約300万ドルを節約できました。

また、OSIsoftと提携し、オープン・データ・インフラであるPI System™を使用して、一般に公開されるデータのダッシュボードを構築しました。データはSCADAシステムから企業の基幹システムに移行されます。次に、それはMicrosoft® Azure™クラウドにプッシュされます。ダッシュボードは、有権者がリアルタイムで水質を確認するために使用できます。

新しいDCS内の高度なレポート機能により、規制に関するレポートも簡単に作成できるようになりました。以前は最大3日かかっていたプロセスが、ボタンをクリックするだけで実行できるようになりました。

MRWPCAは、SVRPおよびCSIPプロジェクトから学んだ教訓を取り入れ、サリナスバレーの住民のための重要な新しいイニシアチブに適用しています。ピュア・ウォーター・モントレー・プロジェクトはPlantPAxシステムを活用し、安全で信頼性が高くサステナブル(持続可能)な飲料水を提供することを目的としています。

上記の結果は、モントレー地方水質汚濁防止局(MRWPCA)での配備されたロックウェル・オートメーション製品およびサービスをその他の製品と併用した結果です。実際の成果は事例ごとに異なる場合があります。

FactoryTalk, Installed Base Evaluation, PlantPAx, およびVantagePointは、Rockwell Automation Inc.の商標です。

EtherNet/IPODVA Inc. の商標です。

PI SystemOSIsoftの商標です。

AzureおよびWindowsは、Microsoft Corporationの商標です。

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