Apa potabilă este indispensabilă vieții, iar odată cu creșterea populației planetei asigurarea acestei resurse a devenit o problema vitală a omenirii. Pornind de la această idee, General Electric s-a implicat direct în dezvoltarea unor soluții hardware și software ce au capabilitatea de a mări eficiența operațională a unei stații de epurare, indiferent de complexitatea acesteia. Procesele tehnologice de tratare a apei au devenit din ce în ce mai complexe, iar analiza datelor asociate acestor procese a devenit imperativă. Oricât de experimentat ar fi angajatul, acesta nu poate fi la curent cu multitudinea de procese ce au loc în cadrul stației de epurare, cu atât mai puțin să își aducă aminte ce s-a întâmplat cu câteva zile în urmă. Nevoia de colectare și stocare automată a datelor este mai necesară ca niciodată, întrucât Agenția de Protecție a Mediului cere acum o evidență strictă a calității apei furnizate.

Soluția oferită de divizia Intelligent Platforms de la General Electric pentru această problemă este Proficy Historian, o bază de date nerelațională de mare viteză (100.000 eșantioane/secundă) ce stochează datele într-un format compact. Datele salvate pot fi evaluate ulterior pentru a se obține o imagine de ansamblu asupra resurselor folosite, a calității fluxului de apă de la intrarea în sistem, precum și asupra procesului de tratare. O astfel de bază de date este utilă atât pentru analiza ulterioară a evenimentelor, cât și pentru training-ul noilor operatori întrucât acestora li se vor putea prezenta situații concrete din istoric, precum și rezolvarea problemelor apărute. Din analiza datelor obținute putem verifica dacă volumul de apă din pânza freatică este supraexploatat, în acest caz folosindu-se cu precădere apa din rezervoare sau mărindu-se capacitatea de epurare a stației respective.

Folosirea celor mai potrivite soluții hardware și software, dar și gradul de întrepătrundere a celor două elemente sunt cruciale în asigurarea celor mai bune unelte de evaluare și înțelegere a proceselor și activităților ce au loc în stația de epurare având rolul de a asigura protecția angajaților, a mediului și nu în ultimul rând a comunității ce este deservită.

Fiind utilizat în peste 350.000 de locații la nivel mondial în diverse industrii, Proficy iFIX este soluția primară pentru sistemele HMI/SCADA a General Electric-Intelligent Platforms. Având un motor SCADA robust, iFIX oferă o conectivitate variată și o arhitectură deschisă și scalabilă pentru a realiza un model distribuit al rețelei de senzori și actuatori. Folosind iFIX, riscurile de întrerupere a funcţionării scad drastic datorită sistemului avansat de alarme și management al evenimentelor detectate de sistem. Astfel, nu este nevoie ca un singur operator să monitorizeze panoul de control al întregii stații deoarece alarmele pot fi distribuite în zonele de interes. Vizualizând istoricul alarmelor se poate analiza cât de rapid și de eficient a fost răspunsul operatorului.

Fiecare litru de apă tratat are un cost bine determinat, așadar pierderile generate de conductele fisurate, apometre defecte sau furt pot ajunge la sume considerabile dacă sunt scăpate din vedere și neremediate la timp. De asemenea, ineficiența proceselor de epurare poate duce la un consum mai mare al substanțelor chimice folosite pentru tratare și dezinfectare, rezultând alte pierderi.

Dezvoltat cu scopul de a reduce pierderile, QuickPanel RTU este o soluție software cu ajutorul căreia se pot conecta și monitoriza, folosind o interfață grafică, PLC-urile și dispozitivele RTU din sistem cu eforturi minime, oferind astfel conectivitate ridicată atât pentru sisteme cu un număr mic de intrări/ieșiri, cât și pentru sisteme complexe cu sute de mii de intrări/ieșiri.

Proficy Workflow îmbunătățește semnificativ securitatea și eficiența proceselor în cadrul unei stații de epurare. Folosind acest software dezvoltat de General Electric-Intelligent Platforms toate activitățile manuale și automate sunt digitalizate, astfel operatorii de sistem și inginerii îşi desfăşoară activitatea după un șablon deja conturat, cu rolul de a reduce erorile, de a eficientiza consumul de substanțe chimice și energie electrică, dar și de a preveni întârzieri sau întreruperi ale activității, planificând lucrări de mentenanță periodic. Trasabilitatea proceselor și calitatea datelor sunt parametri importanți ce trebuie obținuți din proces, deoarece aceste informații pot altera ulterioarele activități care depind de ele. Beneficiind de un sistem SCADA complet, putem accesa informații cu privire la tratarea, transportul și distribuția apei purificate cu scopul de a crește protecția împotriva unor factori de risc precum: condițiile meteo, căderile de tensiune, furtul de conducte etc. Cu cât numărul problemelor care au soluția de rezolvare descrisă în Proficy Workflow este mai mare, cu atât numărul persoanelor calificate de care este nevoie în cadrul stației de epurare este mai mic.

O altă aplicație dezvoltată în acest sens este Proficy Real Time Information Portal, un software de la General Electric-Intelligent Platforms cu ajutorul căruia datele descentralizate furnizate de echipamente sunt prelucrate și pot fi vizualizate prin intermediul unui browser web pentru a oferi o soluție de management al resurselor în timp real oferind un control mai eficient al costurilor de mentenanță, un control îmbunătățit al proceselor ce se desfăsoară în stația de epurare, dar și posibilitatea de a analiza zonele în care trebuie făcute investiții.

Odată cu creșterea complexității afacerii, problemele ce pot apărea din cauza fluctuațiilor de tensiune sau a substanțelor chimice folosite trebuie privite cu o atenție sporită, deoarece acestea au o posibilitate mai mare de apariție. Folosirea soluțiilor complete de automatizare ce au la bază Proficy HMI/SCADA iFIX, Water InfoCenter și Proficy Troubleshooter le oferă inginerilor o vedere de ansamblu asupra tuturor proceselor necesare epurării apei, dar în același timp este o metodă eficientă de a depista factorii ce duc la scăderea producției sau la folosirea ineficientă a resurselor.

Nimic nu este mai costisitor decât o reparație neplanificată la nivelul unui echipament critic întrucât o mare parte dintre sisteme trebuie oprite. Într-o stație de epurare aproape orice echipament este unul critic: de la motoarele ce acționează decantoarele până la supapele ce controlează amestecul de substanțe chimice. De aceea, toate echipamentele trebuie monitorizate pentru a descoperi încă din stadiile incipiente semnele de uzură sau de supraîncărcare. Redundanța și integritatea datelor sunt două aspecte importante ce trebuie urmărite pentru a reduce riscul defectării echipamentelor. Monitorizarea efectuată pentru obținerea acestor date trebuie să fie susținută de un sistem de alarmă sigur și eficient. Pentru a realiza aceste capabilități, General Electric-Intelligent Platforms vine cu o soluție hardware-software denumită Proficy Process Systems ce combină controlerele PAC8000/RX3i pe partea hardware cu Proficy HMI/SCADA iFIX pe partea software, reușind astfel să minimizeze timpul alocat intervențiilor neplanificate și să crească productivitatea.

O analiză post-alarmă este oferită aproape imediat folosind Proficy Cause+, iar pe baza acesteia, operatorul poate lua decizia corectă fără a pierde foarte mult timp pentru a analiza datele ce au precedat starea de alarmă. Indicatorii de performanță din Proficy Cause+ oferă informații amănunțite asupra proceselor supervizate, precum și îndrumare în aplicarea acțiunilor cu rol corectiv. Aşadar, Proficy Cause+ oferă operatorilor informațiile de care au nevoie pentru a asigura creșterea randamentului, funcționarea în parametri optimi a echipamentului, precum și mentenanța predictivă a acestuia.

Deschiderea imensă pe care o are General Electric la nivel global a permis companiei americane să desfăşoare lucrări în domeniul obținerii apei potabile pe aproape toate continentele, folosind hardware și software proprietar, astfel atingându-se rezultate notabile în doar câteva luni de la punerea în funcțiune a sistemului. De exemplu, în Italia, la stația de epurare din Formello s-a constatat scăderea cu 30% a energiei electrice consumate după doar 2 luni de la instalarea sistemului. Alături de eficiența crescută a consumului s-a raportat şi o îmbunătățire a procesului de purificare.

În Canada, la stația de epurare R.C Harris, care asigură jumătate din necesarul zilnic de apă potabilă al orașului Toronto, productivitatea a fost crescută, iar timpii de nefuncţionare cauzați de lucrările de mentenanță neprevăzute au fost micșorați substanțial prin automatizarea completă a stației. Folosirea sistemelor HMI/SCADA a permis un timp de răspuns mult mai mic pentru diversele probleme apărute, precum și o mai bună înțelegere a factorilor ce afectau producția. Trebuie înțeles și faptul că apa poate proveni și din alte surse decât cea menajeră, Algeria fiind un bun exemplu în acest sens. În capitala Algeriei, Alger, apa potabilă se obține printr-un proces complicat de osmoză inversă din apă sărată de mare. Din cauza complexității, orice defecțiune poate cauza pagube foarte mari, astfel că una dintre cerințele principale a fost asigurarea unui timp de funcţionare continuu. Folosind platforma inteligentă GE - PACSystems RX7i și o îmbinare bine pusă la punct cu sistemul SCADA s-a ajuns la un timp de funcţionare impresionant: 24/7/365. Prin implementarea acestui sistem a fost scăzut și costul pentru producerea apei potabile, fiind permisă și realizarea unui cadru ce permite inspecții riguroase la orice nivel de funcționare al staţiei de desalinizare.

Pentru mai multe informații, echipa de ingineri de la IMPERIAL ELECTRIC S.A., distribuitor și integrator de sistem autorizat în România și Republica Moldova al General Electric-Intelligent Platforms, vă stă la dispoziție.

Descriere

Pachetul software din cadrul SISTEMULUI SCADA PENTRU SECTIA RAFINARE, reprezinta interfatarea modulelor de achizitie de date cu calculatorul si, implicit, cu utilizatorul. Prin intermediul acestei interfete utilizatorul poate seta parametrii de comunicatie, de alarma si de calibrare a traductorilor folositi si poate vizualiza istoricul evolutiei acestor parametri pentru o perioada de maxim 72 de ore, prin intermediul reprezentarilor grafice.

Probleme

• Achizitia de date de la diversi senzori de temperatura, presiune si nivel;
• Control atat manual, cat si automat asupra vanelor prezente la nivelul instalatiei;
• Comanda manuala de Pornire/Oprire a celor doua perechi de pompe din cadrul sistemului, cu conditia ca pompele ce fac parte din aceeasi pereche sa nu poata fi pornite in acelasi timp;
• Arhivarea datelor preluate de la senzori si din productie intr-o baza de date pentru o perioada determinata de timp;
• Implementarea de algoritmi pentru definirea comportamentala a unui controler PID;
• Utilizarea controlerului PID pentru mentinerea la un nivel constant al presiunilor din sistem si al nivelului de lichid dintr-un rezervor;
• Vizualizarea grafica a evolutiei in timp a parametrilor masurati;
• Posibilitatea de a seta o limita inferioara si superioara pentru fiecare parametru in parte;
• Implementarea unui sistem de avertizare vizuala si acustica a operatorului cu privire la depasirea limitelor normale a anumitor parametri;
• Posibilitatea ca operatorul sa poata anula aceste alarme in momentul remedierii problemelor ce le-au generat;
• Implementarea in cadrul aplicatiei software a unui cofigurator dedicat senzorilor si actuatorilor utilizati in sistem pentru a inlesni inlocuirea rapida a echipamentelor defecte.

• I-7017Z: modul cu intrări analogice, 10 canale în mod diferenţial, +4...20mA; comunicaţie prin interfaţă RS-485; protocol DCON;
• I-7024: modul cu ieşiri analogice, 4 canale +4...20mA; comunicaţie prin interfaţă RS-485; protocol DCON;
• I-7065: modul cu canale digitale, 5 ieşiri digitale pe relee, 4 intrări digitale; comunicaţie prin interfaţă RS-485; protocol DCON;
• I-7520: convertor bidirecţional RS-232 la RS-485;
• Calculator personal dotat cu procesor Intel Core i5 şi sistem de operare Windows 7 - 64 biti.

Fig.1 Schema HW de ansamblu a sistemului

Software

Pentru realizarea software-ului aferent sistemului SCADA pentru sectia Rafinare au fost considerate toate optiunile de comanda numerica disponibile prin intermediul protocolului DCON. Prin urmare, utilizatorul poate seta:

De asemenea, utilizatorul poate comanda:

In interiorul ferestrelor pentru analiza si comanda vanelor:

In interiorul ferestrelor pentru vizualizarea grafica a datelor istorice:

Instrumentul virtual (panoul frontal al software-ului) afisează utilizatorului:

Rezolvare

Fig.2 Fila corespunzatoare gestiunii comunicatiei

 In Fig.2, Fig.3 si respecitv Fig.4 este ilustrata interfata cu utilizatorul. Cele trei file (tab-uri) se pot accesa independent prin comutatie (vezi indicatia din Fig. 4). Impartirea afisarii si controlului sistemului in trei file este motivata prin necesitatea accesului facil la: gestiunea comunicatiei (Fig.2); panoul de monitorizare si control al sistemului SCADA (Fig. 3); configurarea senzorilor si vanelor (Fig.4).

Fig.3 Fila corespunzatoare panoului de monitorizare si control al sistemului SCADA

Fig.4 Fila corespunzatoare configurarii senzorilor si vanelor folosite in sistem

Concluzii

Modulul software descris este utilizat impreuna cu modulele de achizitie de date echipate cu canale analogice si digitale. Atat interfata software, cat si echipamanetele hardware (modulele de achizitie de date), sunt utilizate in cadrul sistemului SCADA pentru sectia „Rafinare”, detinut de catre MAREX S.A.

Compania IMPERIAL ELECTRIC S.A., înființată în 1991, cu capital integral românesc, are ca domeniu de activitate realizarea de sisteme complexe de automatizări industriale. Din 2011, după un proces de selecție ce a durat aproximativ 6 luni, am fost aleși ca distribuitor al sistemelor SCADA de la General Electric – Intelligent Platforms (fost GE Fanuc) în România și Republica Moldova.

Produsele SCADA General Electric – IP vin în completarea gamei existente a companiei noastre, ce cuprinde: module de achiziție de date, echipamente de comunicații industriale, calculatoare și monitoare industriale și soluții video.

Produsele SCADA ale GE-IP sunt împărțite în două familii: hardware (sisteme de tip PLC) și software.

Sistemele hardware cuprind:

- PLC-uri din seriile 90-30, VersaMax și Durus,

- PAC-uri din seriile RXi, RX3i și RX7i,

- panouri de control din seria QuickPanel.

Pachetele software fac parte dintr-o familie modulară, numită Proficy, ce cuprinde:

- soluțiile SCADA / HMI (Proficy iFIX și CIMPLICITY),

- bază de date industrială (Proficy Historian),

- soluție de analiză a producției (Proficy OEE),

- soluție de gestionare a fluxurilor de lucru (Proficy Workflow),

- soluții pentru dispozitive mobile (Proficy Mobile).