收获 - 蒙罗维亚水和下水道管理局(HMWSA)成立于1965年8月,运营和维持水系统,为麦迪逊县收获蒙罗维亚地区提供家庭用水,位于阿拉巴马州亨茨维尔附近。在初期,该实用程序只为客户提供服务。由于该地区的增长,HMWSA现在提供了42,000名居民的人口,通过15,000个水表。

一个快速增长的水/废水公用事业公司能够保持其现有的SCADA和通信网络投资,同时提高系统的性能。

在不到50年的时间里,该系统从每天只能提供115万加仑水的两口井发展到今天每天需要1200万加仑水的水平。为了满足这一需求,HMWSA已经发展到包括两个最先进的水处理厂,拥有41名员工。虽然员工数量已经从最初的两个人成倍增长,但覆盖主要工厂和众多偏远地点的人员数量仍然相对较少。

改造

2011年7月,200万加仑/天的膜包水处理厂和1000万加仑/天的水处理厂分别获得阿拉巴马州水污染控制协会颁发的最佳运营工厂奖。同年,阿拉巴马水污染控制协会也认可了HMWSA的三个污水处理厂的卓越运作。此外,该管理局还被协会授予阿拉巴马州5,001-15,000水表类别的最佳操作配电系统。

扩大系统

2002年,管理局董事会决定,是时候开始向harvest -蒙罗维亚服务区的其他地点提供下水道服务了。为此,管理局新建了两个污水处理厂,以处理扩建工程。这大大提高了废水处理业务的能力,该业务以前由两个小型处理厂组成。

这四个污水厂的总生产能力为每天85万加仑。管理局还在20个分区管理砂滤式处理厂。总的来说,水/废水系统目前由44个偏远站点组成,有足够的带宽为这个快速增长的地区增加更多站点。

提升站和砂过滤器分布在很大的区域,必须密切监控,以避免系统中断或泄漏,但HMWSA只有两到三名小维修人员。

这种事态创造了对能够经济监督电梯站和其他远程站点的监督控制和数据收购(SCADA)系统,因此在问题升级之前,可以在问题上通知维护人员。
为改善对偏远地点污水系统的监察和管制,考评局向一家主要自动化供应商购买并安装了一个污水监控系统。不幸的是,SCADA系统无法按照现有远程终端单元(rtu)的要求运行,尽管rtu已经从SCADA系统供应商处购买。经过几年的时间和大量的费用,HWMSA只能使三个站点上线,并且从RTUS提供给SCADA系统的数据无法满足公用事业的需求。管理局不想更换新的SCADA系统,它需要找到另一种解决方案来改善运营,同时最大限度地降低成本。

在这个时候,HMWSA联系了我们的公司RTUdirect。RTUdirect为水/废水和其他行业的广泛客户提供自动化产品、服务和系统。我们研究了现有的系统,然后建议在现有SCADA和网络系统的基础上进行改造。

现有的系统问题

现有的SCADA系统使用罩式以太网无线电来创建广域网络。这种类型的通信系统通常用于向难以接入的社区和农村地区提供无线以太网连接和互联网服务。我们最初发现,尽管rtu来自SCADA制造商,但它们无法按照公用事业所要求的方式与SCADA系统通信。

问题是rtu通过基于轮询的异常报告格式与中央SCADA系统通信。基于轮询的系统不需要很多带宽,但它们也不能提供SCADA系统所需的实时数据,以提供准确和及时的数据。

通过这些基于轮询的RTU,中央SCADA系统每30分钟调查一次每次远程站点一次。如果在远程站点发生警报或事件(例如泵),则RTU将使用异常报告更新中央SCADA系统,但此过程缺少该实用程序所需的实时数据报告的即时性。

由于这些和其他限制,两年后,SCADA系统只有八个RTU,基本上没有实时监测或警报能力。

改造

寻找低成本的解决方案

我们公司通过一个试点项目演示了一个解决方案。对于该项目,我们使用AutomationDirect (www.automationdirect.com) DirectLOGIC DL-06 PLC创建了一个RTU,并将I/O与一个ECOM以太网模块相关联。然后将以太网模块连接到现有的无线以太网网络,提供一个高速、可靠的无线以太网SCADA/RTU通信系统。

改造

该解决方案提供了一种低成本的方法,用于从远程站点获取数据,从中央SCADA系统发送和接收数据,并根据实用程序所需的近实时地控制远程站点的组件和设备。

在试点项目示范成功后,HMWSA决定用新的rtu取代现有的rtu。除了替换rtu外,HMWSA还拥有来自不同制造商的各种现有控制面板,需要从不同的远程站点集成到SCADA系统中。决定使用相同的DL-06 PLC/ECOM解决方案。

虽然DL-06具有小的足迹,但在某些情况下,我们无法将其融入到已经安装在远程站点的面板中的现有空格。在这些实例中,我们在现有面板旁边的小玻璃纤维柜中安装了PLC,并将新PLC连接到现有控制器和组件。然后,数据可以以统一格式传送到SCADA系统。
在改造期间,管理局批准增加新的远程场址,每个场址都配备了新的设计RTU,与改造后的RTU保持一致(见图2)。

为了覆盖整个水/废水系统,我们改进了冠层以太网系统,在关键位置安装了几个带有无线电的塔,以补充水箱上已经安装的无线电。然后,我们重新配置通信路径,以提高网络性能,并使添加新站点变得更容易。

HMWSA现在有44个在线网站,并有能力增加更多。无线冠层以太网的速度可以实时显示系统的状况,包括电机安培读数、水压、溶解氧水平和其他变量(表1)。此外,SCADA系统还可以向远程站点发出命令,根据需要控制设备以处理问题和优化运营。

改造

使用实时数据改善运营

经过改造和升级后,以前不匹配的系统变得标准化,能够提供重要的实时数据,用于监控和控制,如启动次数、运行时间和其他重要的运行信息。

改造

当前的SCADA系统是系统管理人员的宝贵资产,用于诊断和调整过程以实现峰值性能。系统维护和维修所需的基本信息现在实时显示。如果升降站在升降机上有高电平,则SCADA系统立即收到此信息,允许操作员在发生泄漏之前纠正问题。

此外,SCADA系统不仅向管理局发出现有和即将发生的问题的警报,还允许合格的工作人员在问题发生前发现问题,并进行主动维护。该系统的趋势分析能力使作业者可以很容易地看到可以提高效率的地方,并改善整体作业。对数据和业务情况的深入分析也有助于管理局就购买新设备作出更好的预算决定,从而不必购买和储存某些新设备项目。

保持低成本

除了plc、相关的I/O和以太网模块,我们还为各种权威项目提供了各种其他AutomationDirect组件,如继电器、端子块、选择开关、指示灯、放大器传感器、传感器等。我们选择AutomationDirect产品,是因为我们知道我们将得到质量好、价格合理的解决方案,非常适合这个项目。

当所有项目完成后,我们使用DL-06 PLC作为改造RTU,一种新的RTU,并作为现有继电器控制面板的补充,用于远程监控和控制。在每种情况下,PLC提供了一个统一的I/O和寄存器结构,用于所有远程站点,大大简化了SCADA系统的扩展。

由于HMWSA已经在其SCADA系统上花费了相当多的资金,用于进行所需的升级和改进的资金是有限的。通过广泛使用AutomationDirect组件和采取其他措施以提供低成本的解决方案,我们得以在管理局有限的预算范围内,同时仍能满足其严格的性能和安全要求。

通过升级冠层以太网系统,以提供系统的通信骨干,并通过用具有改进通信能力的新rtu取代基于轮询的rtu, HMWSA现在能够实时监控模拟值,这一切都无需花费大量资金更换现有的SCADA和通信基础设施。

此外,改造和新的自动化系统通过提供实时时钟、高速和可靠的以太网连接,以及可以用于改进计划的趋势信息,显著改善了系统。最重要的是,经过改造的新自动化系统,有助HMWSA为客户提供更好的服务。

作者:卫斯理·本尼菲尔德,RTUdirect主席

最初发布时间:2014年3月19日