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底特律市污水處理廠是美國最大的污 水處理廠之一，服務(wù)人口超過密歇根 人口總數(shù)的三分之一。該工廠的規(guī)模和復(fù)雜性源于以下三大外力的共同作用：工業(yè)、水和氣候。
與美國眾多城市河道一樣，底特律河及其支流也曾受到未經(jīng)處理的污水和雨水徑流的嚴(yán)重污染。1939 年底特律建立了城市污水處理廠，并在之后的50 年里進(jìn)行了一系列大規(guī)模的擴(kuò)建和升級，極大地改善了出水水質(zhì)。
不過，大雨和積雪融水有時(shí)會(huì)使污水處理廠超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，致使受污染的雨水流入底特律河及其相連的胭脂河。
為了更好地保護(hù)河流免受徑流污染，底特律早在25 年前便著手建設(shè)合流下水道溢流池網(wǎng)絡(luò)。如今，相關(guān)部門共運(yùn)營 8 個(gè)這樣的溢流池，分別部署在具有 戰(zhàn)略意義的位置，防止雨水徑流流入河道。溢流池收集雨水并對其進(jìn)行充分處理，對于保護(hù)周圍水域及在 此生活的居民和野生動(dòng)物發(fā)揮著重要作用。
PlantPAx 過程庫和水/污水處理加速工具包將溢流池的工程設(shè)計(jì) 工作減半，在編程和系統(tǒng)集成過程中可節(jié)省約 12 萬美元。
僅在 2011 年第一季度，溢流池就收集了超過 50 億加侖的雨水徑流。其中，三分之一的雨水徑流被泵送到主廠區(qū)進(jìn)行處理，余下的則在溢流池中進(jìn)行處理。
早期設(shè)備五花八門
每種合流下水道溢流設(shè)施的規(guī)模和設(shè)計(jì)都各不相同，但基本都采用相同的處理工藝：儲(chǔ)存溢流，利用機(jī)械方法濾除固體，然后用次氯酸鈉對水進(jìn)行消毒（漂白）。溢流池中還安裝了相關(guān)設(shè)備，操作員可用來監(jiān)視流速和流量、采集樣本、從溢流池中排出殘留 水并在雨后對溢流池進(jìn)行清洗。
盡管溢流池的功能相似，但它們采用的過程控 制儀器卻有很大差異，一部分原因在于這些溢流池是在過去三十年間陸續(xù)建成的，而在此期間，自動(dòng)化控制技術(shù)的發(fā)展非常迅速。此外，公共工程項(xiàng)目 的進(jìn)度相對緩慢也是一方面原因。在嚴(yán)格的城市法規(guī)約束下，公共工程項(xiàng)目需進(jìn)行公共規(guī)劃、公開招 標(biāo)和官方監(jiān)督，所以從最初構(gòu)想到試運(yùn)行，每個(gè)溢流池都需要幾年時(shí)間才能建成。
"這些年來，我們已對各個(gè)溢流池的過程控制 系統(tǒng)進(jìn)行了升級，以符合不斷變化的法規(guī)要求，" 底特律給排水部門 (DWSD) 過程控制系統(tǒng)管理員 Anil Gosine 介紹道。這就造成"在不同位置采用了大量不同的過程控制系統(tǒng)。其中一個(gè)溢流池采用了四家供應(yīng)商的過程控制設(shè)備。"
"缺少標(biāo)準(zhǔn)化平臺(tái)也在一定程度上限制了故障 排除和維護(hù)作業(yè)，"Gosine 表示。
軟件解決方案
DWSD 聘請了一位顧問來為現(xiàn)有的兩座合流下水道溢流 (CSO) 設(shè)施設(shè)計(jì)更高效的新控制系統(tǒng)。分析生命周期成本之后，DWSD 工程師指定羅克韋爾自動(dòng)化作為過程控制系統(tǒng)供應(yīng)商。
"我們仔細(xì)比較了 DWSD 進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的各種選擇，并考慮了資本和生命周期成本，最終認(rèn)為羅克韋爾自動(dòng)化解決方案最為合適，"Gosine 解釋 道。"我們用過他們的數(shù)百種產(chǎn)品，因此對于他們 的技術(shù)、維護(hù)工作、故障處理技術(shù)的質(zhì)量及高水平 的技術(shù)支持非常了解。"
新系統(tǒng)采用羅克韋爾自動(dòng)化 PlantPAx 過程自動(dòng)化系統(tǒng)，這是一套集成控制和信息解決方案，可幫助實(shí)現(xiàn)全廠最優(yōu)化。
系統(tǒng)集成商 Process Control & Instrumentation (PCI), LLC 獲得了為兩個(gè) DWSD CSO 溢流池更換 不能正常工作的控制系統(tǒng)的合同。但是當(dāng) PCI 收到 更換溢流池控制系統(tǒng)的合同時(shí)，該公司陷入了兩難 境 地 。 該公 司在戰(zhàn)略上以最低投標(biāo)價(jià)贏得了 DWSD 項(xiàng)目。然而，該公司的工程師擔(dān)心更換陳舊控制系統(tǒng)的總成本會(huì)超出商定的合同金額。
羅克韋爾自動(dòng)化工程師建議采用 PlantPAx 過程 庫和水/污水處理加速工具包，將項(xiàng)目成本控制在預(yù)算范圍內(nèi)。過程庫是適用于 Logix 控制平臺(tái)的一款軟件應(yīng)用程序，其中包含一組預(yù)設(shè)計(jì)代碼。其中還包含基于特定工廠角色的自定義面板，信息量豐富的圖標(biāo)以及完整文檔。
PlantPAx 系統(tǒng)能夠以集成方式訪問更多數(shù)據(jù)從而改善診斷，可以更好地對 底特律給排水部門的溢流池執(zhí)行預(yù)防性和預(yù)測性維護(hù)。
水/污水處理加速工具包可以定制這些元素，從而大幅節(jié)省設(shè)計(jì)、安裝、運(yùn)行和維護(hù)污水項(xiàng)目所需的時(shí)間。工具包中包括配置文件，選型工具以及如何通 過 EtherNet/IP 和 DeviceNet 網(wǎng) 絡(luò) 將 Allen-Bradley ControlLogix 控制器連接到工廠的人機(jī)界面 (HMI) 硬 件和其它設(shè)備的相關(guān)示例。
工具包中還提供系統(tǒng)架構(gòu)圖、基本狀態(tài)、控制和診斷邏輯以及新溢流池中使用的羅克韋爾自動(dòng)化 FactoryTalk View Site Edition HMI 軟件面板。
"羅克韋爾自動(dòng)化的加速工具非常便于編程人員使用，"PCI 負(fù)責(zé) DWSD 溢流池項(xiàng)目的工程師表示。 "過去，我們需要將 HMI 與控制器分開單獨(dú)進(jìn)行編程，再將它們連接起來。而這個(gè)工具包中包含 80% 所 需的代碼，并都已進(jìn)行預(yù)定義且已通過出廠測試。因此，可以為客戶提供更靈活的機(jī)器控制定制方案。"
羅克韋爾自動(dòng)化負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)與 PCI 工程師 緊密合作，共同研究如何使用過程庫和加速工具包定 制及配置溢流池系統(tǒng)。
"我們需要修改工具包，使 DWSD 操作人員熟悉過程數(shù)據(jù)的表達(dá)方式，"PCI 工程師解釋道。"有些圖形面板元素與 DWSD 的顏色和命名規(guī)格并不一致。
"操作員學(xué)習(xí) PlantPAx 系統(tǒng) 所需的時(shí)間非常短。"
-底特律給排水部門
Anil Gosine
例如，操作員習(xí)慣于在某臺(tái)設(shè)備啟動(dòng)時(shí)看到紅燈點(diǎn)亮，而過程庫中則規(guī)定是綠燈點(diǎn)亮。為此，我們更改了此類不一致的情況，創(chuàng)建了一個(gè)底特律項(xiàng)目專用的標(biāo)準(zhǔn)工具包。"
縮短編程時(shí)間
據(jù) PCI 工程師估計(jì)，過程庫和工具包在溢流池項(xiàng)目中可減少他一半的工作量，在編程和系統(tǒng)集成過程中可節(jié)省約 12 萬美元。
另外，在工廠驗(yàn)收測試和啟動(dòng)/調(diào)試過程中可 節(jié)省 9 萬美元。
"盡管第一臺(tái)電機(jī)的編程用了兩小時(shí)，但之后只需要復(fù)制和粘貼代碼即可，"目前正在使用過程 庫和工具包實(shí)施第四個(gè)項(xiàng)目的 PCI 工程師說道。
DWSD 官員預(yù)計(jì)，新工具可將設(shè)計(jì)、合同監(jiān) 督和合同運(yùn)作期的文檔制作與支持所耗費(fèi)的時(shí)間縮短 50%。
"操作員學(xué)習(xí) PlantPAx 系統(tǒng)所需的時(shí)間非常 短。"Gosine 表示。"我們能夠以統(tǒng)一的方式訪問這兩個(gè)溢流池的大量數(shù)據(jù)。這真正改善了診斷功 能，我們可以更好地執(zhí)行預(yù)防性和預(yù)測性維護(hù)。" 目前，DWSD 正基于羅克韋爾自動(dòng)化硬件和軟 件對另外兩個(gè)溢流池進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，Gosine 表示。未 來，DWSD 可以使用過程庫對改造后的溢流池控制 進(jìn)行升級，這意味著工程師屆時(shí)無需重新創(chuàng)建過程標(biāo)準(zhǔn)和代碼，這樣會(huì)節(jié)省更多的時(shí)間和資金。
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