System monitoringu i sterowania w Zakładzie Uzdatniania Wody Raba

Proces uzdatniania wody powierzchniowej jest procesem złożonym. W celu uzyskania wody pitnej dobrej jakościowo pod względem parametrów fizykochemicznych, konieczna jest kontrola wybranych parametrów wody na poszczególnych etapach uzdatniania. W artykule przedstawiamy wykonane w zakładzie wdrożenie systemu monitorowania i sterowania tymi procesami.

Rys. 1. Schemat blokowy systemu monitoringu i sterowania ZUW Raba

System monitoringu w Zakładzie Uzdatniania Wody Raba ma swoją piętnastoletnią już historię. W tym czasie został gruntownie zmodernizowany. Sukcesywnie wymieniane są sterowniki oraz oprogramowanie. W chwili obecnej podstawowe parametry procesu kontrolowane są przez sterowniki GE współpracujące z komputerami PC wyposażonymi w oprogramowanie typu SCADA InTouch firmy Wonderware.

Komunikacja pomiędzy sterownikami obiektowymi a stacją dyspozytorską realizowana jest za pomocą systemu opartego m.in. na radiomodemach firmy Satel. Pierwszy sterownik GE serii 90-30 został zainstalowany w 2000 roku na ujęciu wieżowym i od tamtej pory instalacja jest ciągle rozbudowywana. W tym roku zainstalowano sterowniki tablicy synoptycznej OCS100 i RCS, znajdującej się w centralnej dyspozytorni ZUW Raba.

STRUKTURA SYSTEMU MONITORINGU ZUW RABA

Dla zapewnienia prawidłowej eksploatacji, wyboru właściwych koncepcji rozbudowy i modernizacji technologii produkcji i dystrybucji wody, niezbędne jest posiadanie informacji o rzeczywistych parametrach technicznych, bieżących wartościach wielkości pomiarowych istotnych dla pracy zakładu, takich jak przepływy, ciśnienia, poziomy zbiorników, itd. oraz zmianach tych wartości w ciągu doby, miesiąca czy roku. Do tego celu stworzony został mikrokomputerowy system monitoringu i sterowania procesem uzdatniania i przesyłu wody.

Budynek główny

Hala filtrów

Alcelator

Zakład z lotu ptaka

System składa się z dwóch komputerów dyspozytorskich, z których jeden znajduje się na ujęciu wody, a drugi w zakładzie uzdatniania. Komputer na ujęciu wraz ze sterownikiem 90-30 i sterownikami OCS100 monitoruje parametry wody surowej, takie jak poziom jeziora, temperatura wody w jeziorze, mętność, zawartość fosforanów i azotanów oraz nadzoruje proces pompowania wody surowej do odleg łego o około 4 km zakładu uzdatniania. Komputer w zakładzie uzdatniania nadzoruje proces filtrowania, pompowania i przesyłu wody na trasie Dobczyce-Kraków (około 30 km), kontrolując takie parametry, jak:

• ciśnienie wody w rurociągach,
• poziom wody w zbiornikach,
• przepływy chwilowe wody,
• mętność wody i zawartość chloru,
• praca/postój urządzeń,
• awarie urządzeń,
• stany zasuw (zamknięta, otwarta, awaria, zamykanie, otwieranie).

Na rysunku 1 przedstawiono schemat blokowy systemu monitoringu i sterowania parametrami technologicznymi ZUW Raba. W strukturze całego systemu można wyróżnić następujące elementy:

• stacje dyspozytorskie zainstalowane w miejscach, gdzie obsługa jest całodobowa,
• sterowniki obiektowe występują w małych i średnich obiektach, bezobsługowych lub z obsługą czasową.

Stację dyspozytorską stanowi komputer klasy PC, na którym zainstalowane jest oprogramowanie wizualizacyjne typu SCADA. Stacje takie obsługują kilka lub kilkanaście sterowników obiektowych połączonych w sieć lokalną za pomocą skrętki UTP, linii telefonicznych lub drogą radiową za pomocą radiomodemów Satel. Sterowniki obiektowe to swobodnie programowalne sterowniki firmy GE wyposażone w moduły sprzęgu obiektowego (wejścia analogowe, wejścia cyfrowe lub wyjścia cyfrowe) oraz panel operatorski (wyświetlacz), pozwalający na prezentację najważniejszych parametrów kontrolowanego procesu.

Rys. 2. Ekran technologiczny ujęcia wieżowego

Rys. 3. Ekran technologiczny zbiornika wody czystej

Wdrożony system monitoringu w swoich założeniach miał za zadanie sprowadzić w jedno miejsce do dyspozytorni najważniejsze pomiary technologiczne oraz stany pracy urządzeń. Rozwiązanie, w którym system komputerowy automatycznie zbiera aktualne wyniki pomiarów wszystkich parametrów, istotnych dla pracy systemu produkcji i dystrybucji wody, zapewnia najlepszy dozór nad pracą obiektów. Dyspozytor ma w każdej chwili pełną informację na temat aktualnego stanu systemu, może szybko reagować na wszelkie zachodzące w nim zmiany, dotyczące np. rozbiorów lub zapasów wody lub awarii elementów systemu.

Pozwala to na poprawę eksploatacji systemu, zmniejszenie strat wody oraz zmniejszenie uciążliwości ewentualnych awarii dla użytkowników. Zarówno obiekty technologiczne Zakładu Uzdatniania Wody, jak i magistrale przesyłowe są obiektami rozproszonymi na znacznym terenie. Zapewnienie prawidłowej komunikacji pomiędzy sterownikami obiektowymi a stacją dyspozytorską realizowane było do 2001 roku z wykorzystaniem linii telefonicznej dzierżawionej.

Rozwiązanie to miało dwie zasadnicze wady: duży koszt dzierżawy takiej linii i częste awarie kabla, spowodowane pracami budowlanymi na całej trzydziestokilometrowej trasie kabla. Dlatego też w 2001 roku wdrożony został system komunikacji oparty na radiomodemach Satelline-3AS firmy Satel. Komunikacja odbywa się przy użyciu protokołu Modbus z prędkością 9600 bit/s. Zastosowano anteny kierunkowe o dobrych parametrach, co pozwoliło uzyskać poprawną komunikację ze sterownikami oddalonymi nawet o 15 km przy stosunkowo małej mocy radiomodemów (100 ÷ 500 mW).

Odmulniki

Osuszacze

Rozdzielnia

Dyspozytornia

Bardzo przydatną funkcją radiomodemów Satel podczas uruchamiania systemu była możliwość zmiany mocy za pomocą programu konfiguracyjnego radiomodemu. Funkcja ta znacznie przyspiesza proces uruchamiania nowej instalacji. Wprowadzenie systemów monitoringu on-line oraz zdalnego sterowania zasuwami pozwoliło na optymalizację zatrudnienia personelu dla małych obiektów. Z kolei prowadzenie archiwizacji mierzonych parametrów wymusza działania mające na celu poprawę opomiarowania nadzorowanych procesów.

System monitoringu i sterowania w ZUW Raba został wykonany i wdrożony przez służby techniczne MPWiK S.A. w Krakowie oraz firmę Comptur z Krakowa.

Szczepan Kosowicz
MPWiK S.A. Kraków