ボリバルはアデレードの廃水処理の質を改善するために新しいテクノロジを導入

テクノロジによって廃水処理の質が改善

課題

  • ボリバル廃水処理場の制御および通信ネットワークのアップグレード

ソリューション

  • 機能性ワークショップ – 複数の利害関係者が関与し、処理場の現在の機能と将来の要件を確立するためのワークショップが実施されました。
  • 高度な制御システム – 旧式のPLC-5コントローラは、中央制御要件のためにAllen-Bradley®のControlLogix®にアップグレードされ、フィールドデバイスの制御のためにFlex™ I/OおよびCompactLogix™にアップグレードされました。
  • 統合された通信 – オリジナルのControlNetネットワークは、診断と通信の改善のためにEtherNet/IPにアップグレードされました。

結果

  • プロジェクト管理 – 効果的なプロジェクト管理を通じて共同文化が確立されました。
  • 簡素化されたシステムアーキテクチャ – 制御システムのアップグレードにより、処理場全体を制御するシステムアーキテクチャが簡素化されました。
  • アップグレード中の稼働時間の維持 – アップグレードは、廃水処理に影響を及ぼすことなく実施されました。
  • 最適化された処理場の性能 – 処理場の性能は最適化され、運用コストが削減され、環境リスクが大幅に低減されました。

複雑で困難な制御システムのアップグレードにより、信頼性が向上し、プラントのパフォーマンスが最適化

健康と環境を保護する下水システムは、日常生活の重要な側面です。SAウォーター社は、下水処理のリーダーです。毎年、南オーストラリア人のために数百万リットルの下水を管理し処理しています。

ボリバル、グレネルグ、クリスティズビーチにあるSAウォーター社の3つの大都市廃水処理場は、毎日250メガリットル以上の下水を処理しています。それは毎秒約5つのフルバスです。

1966年に設立されたボリバル下水処理場(WWTP)は3つの処理場でのうち最大で、アデレードの大都市廃水の約70%を処理し、約100万のお客様にサービスを提供しています。処理プロセスでは、処理された水と、水から出る有機材料がリサイクルされます。

SAウォーター社は、常に最善を尽くすための継続的な努力により、処理場の信頼性を維持し、品質とスループットを改善するための新しいテクノロジに投資しています。

ポンプ場、発電所と取水工などボリバル処理場のオリジナルの部分は、約45年前に建設されました。そのため、機器は耐用年数の終わりに近づいており、SCADA、PLC、および通信ネットワークの包括的かつ段階的なアップグレードが最終的にプラント全体に必要でした。

古いものから新しいものへ

ボリバルの集水域は広大なエリアをカバーし、156のポンプ場が一連の重力と上昇する幹線を通じて処理場に接続されています。年間平均流量165メガリットル/日、ピークの雨天時流量500メガリットル/日を処理するように設計されています。

ボリバルWWTPなどの重要なインフラは、年中無休で24時間稼動する必要があります。この要件により、機器の故障の結果として発生するダウンタイムは、回避するのが最善の状況になります。処理場に存在する旧式の機器のアップグレードは、段階的なアプローチを必要とする優先プロジェクトでした。

SAGE AutomationはSAウォーター社と契約して、施設設備をアップグレードしました。SAGE Automationのシニア・プロジェクト・マネージャであるバリー・ハイアム氏は、最初のステップとして、現在の機能を評価するデザインワークショップを実施して現在の機能を評価してから、進めるために必要なものを確立すると述べました。また、ワークショップは、結果重視のソリューションにふさわしい統合チーム内で共同文化を確立するために貴重な機会を提供しました。

ボリバルWWTPはアデレートの約70%の廃水を処理し、約100万人のお客様にサービスを提供しています。

処理場の既存の制御システムの中核は、サポートされなくなった旧式のPLC-5コントローラでしたが、認可された廃水処理施設に対する環境保護局(EPA)の要件に適合する排水処理の自動化制御を担当していました。

プラントの稼働時間を維持することの重要性と旧式の機器に伴うリスクを考慮して、PLC-5コントローラは冗長性を備えたAllen-Bradley®のControlLogix®にアップグレードされました。PowerFlex®ドライブを使用してポンプに給電し、フィールドデバイスは Allen-BradleyのCompactLogix™コントローラを使用して制御されました。「私たちの行なうべきことは必要なすべての機能のためにPLCロジックを完全に書き換え、新しい冗長ControlLogixプロセッサを設置することでした」と、ハイアム氏は述べています。

製品が古くなり新しいテクノロジに移行するにつれて、ロックウェル・オートメーションはお客様と協力して、お客様がイノベーションの要求に応え、パフォーマンスを最適化できるよう支援します。 PLC-5制御システムは1つの制御プラットフォームの最大の設置ベースです。ただし、これらのスペアパーツ、修理されたユニット、およびコントローラの経験があるエンジニアはますます不足しています。

更新の一環として、Flex™ I/O用の旧式のControlNetアダプタはEtherNet/IPアダプタに置き換えられました。ハイアム氏は次のように説明しました。「I/O配線がこのネットワークの変更に影響されない、または干渉されないため、プロセスが簡略化され、プロジェクトのリスクが軽減されました。ControlLogixおよびCompactLogixコントローラを使用して、RSLogix 5000環境で新しいPLCロジックを開発することができました。アップグレード作業の初期段階で定義されたアドオン命令を使用すると、アップグレードの後続段階のために新しいコードを開発する必要がなくなり、時間を大幅に節約できました。FactoryTalk® ViewがHMIに使用され、プレミア統合を提供し、プラント全体を見渡せるようになりました。」

処理場の旧式のPLC-5コントローラは冗長性を備えたAllen-BradleyのControlLogixにアップグレードされました。

アップグレード中の廃水処理の維持

SAウォーター社のスポークスマンは、当初からプロジェクトの主な課題は、古い制御システムから新しい制御システムに移行する能力であると説明しました。

「廃水処理プロセスの背後にある複雑さは別として、古いシステムから新しいシステムへの移行は、プラントの性能と操作性の点で高いリスクをもたらしました。潜在的な下水のオーバーフローを回避するために、カットオーバープロセスを綿密に計画、レビュー、品質保証、およびモニタしました。」

廃水処理場全体が稼働していたため、稼働中のシステムで複雑なアップグレードが実施されました。アップグレード中のダウンタイムを防ぐために、PLC-5コントローラ本質的にゲートウェイになり、必要に応じて簡単にロールバックおよびロールフォワードできる柔軟性を実現しました。ハイアム氏は次のように述べています。「以前はControlNetであったすべてのFlex™ I/OモジュールをEtherNet/IPに変更して、すべてをエンコードすることを決めました。各カードに接続されたデバイスに関連するコーディングが正しいことを順次チェックしました。これによって、廃水処理を大幅に中断することなくアップグレードを完了できました。」

このプロジェクトで遭遇した最大の課題の1つは、PLC障害への対応方法を決定することでした。処理場には相互にリンクされた多くの領域があるため、バルブの開閉は下流のプロセスに連続的な影響を及ぼします。これに対処するため、考えられるすべてのシナリオを検討し、これに基づいて、結果の出力を決定しました。

稼働時間を改善するために、処理場を2つの別個のプラントに分離し、2つのプラント間の冗長リンクを設定できます。したがって、プラントの一部のスイッチに問題があっても、接続を維持できます。診断はEtherNet/IPを介してコントローラ経由で利用でき、アラームはSCADAを介して通知されるため、問題を簡単に修正して、処理場のダウンタイムを最低限に抑えることができます。

新しいシステムには5000点以上のI/Oがあり、信頼性、柔軟性、堅牢性が大幅に向上しました。

新しく改善されたシステム

新しいシステムは、はるかに信頼性が高く、柔軟で、堅牢です。改善された診断とフィードバックにより、処理場の障害に迅速に対処できるため、処理場を最小限のダウンタイムで稼働させることができます。特に、約5000点のI/Oがある処理場の大きさを考えるとこれは注目に値する成果です。

SAウォーター社のスポークスマンによると、「このプロジェクトの完了は、望ましい結果をもたらすという技術的な領域を超える結果がもたらされました。SCADAネットワークアーキテクチャは、処理場を8つのデバイス・レベル・リング(DLR)に分割し、中央制御システムに報告する形式になっています。プロジェクトは時間通りに予算内で配備されました。さらに、処理場のパフォーマンスが最適化され、運用コストが削減され、環境リスクが大幅に低減されました。」

SAウォーター社は、このプロジェクトでオーストラリアプロジェクト管理研究所賞を受賞しました。

 

Allen-Bradley, CompactLogix, ControlLogix, Flex I/O, PowerFlex, Rockwell Automation, およびRockwell Softwareは、Rockwell Automation, Inc.の商標です。

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