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ケーススタディ

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受賞歴のある廃水処理施設がシステムを標準化

カレッジ・ステーション市は、ロックウェル・オートメーションのプラント全体にわたる制御ソリューションで運用コストとダウンタイムを削減

課題

  • 老朽化した制御システムは、スタッフに負担をかけ、リアルタイムのプロセスデータにはほとんどアクセスできなかった。

ソリューション

結果

  • 生産量が1日当たり810万ガロンから1180万ガロンに増加
  • エネルギーコストを年間65,000ドル削減
  • スペアパーツの在庫を年間250,000ドルから20,000ドル未満に削減
  • 標準化されたソリューションにより、トラブルシューティングとメンテナンスが簡単に
  • リモートトラブルシューティング機能と仮想化サーバにより、ダウンタイムが減少

背景

テキサスAM大学のメインキャンパスの本拠地であるテキサス州カレッジ・ステーションの人口は約10万人です。

市は地下水生産送電システムと排水処理施設を運営しており、10万人以上の人々にサービスを提供し、夏のピーク時に最大2700万ガロンの水を生産しています。

郡周辺の井戸から地下水を汲み上げるカレッジ・ステーション・ウォーター・サービス(CSWS)は、水を冷却し、水路を介して2番目のポンプ場に送ってさらに処理します。そこから、水は配水システムと2つの高架貯蔵タンクに輸送されます。

生の廃水は、275マイルを超える廃水収集ラインのネットワークを通って、カレッジ・ステーション市が所有および運営する受賞歴のある2つの廃水処理プラントの1つに移動します。

複雑なプロセスでは、効率性と法規制の遵守を確実にするために高度な制御システムが必要です。

過去20年間、CSWSは都市の水の生産と供給能力を向上させ、水質と処理プロセスを改善するために尽力してきました。

これらの目標を達成するために、CSWSは古い機器を1つの統合されたプロセス制御/ SCADAシステムに置き換えることを計画しました。

課題

2009年、CSWSは、施設の既存の制御ハードウェアがライフサイクルの終わりに近づいていることを認識しました。陳腐化のリスクがあるため、システムは、障害が発生し始める前にアップグレードする必要がありました。

施設は124時間稼働し、故障したシステムで機器を稼働させ続けることは、テクニカルサポートのスタッフに負担をかけていました。CSWSは異なるシステムで実行され、複数のベンダー、ローカルサポートの欠如、トラブルシューティングツールがないため、問題の解決が困難でした。

CSWSは時代遅れの制御システムに加えて、同じヒューマン・マシン・インターフェイス(HMI)システムを15年間使用してきました。CSWSSCADAシステムアナリストであるマイク・ケロッグ氏は、次のように述べています。「古い機器ではリアルタイムの情報にほとんどアクセスできませんでした。」

「業界は統合システムに移行し始めており、既存のシステムでは取り残されてしまう恐れがあります。」最終的に、CSWSは、その最適な動作条件をよりよく視覚化して理解する方法を必要としていました。

情報に対応したシステムは、時間の経過による環境や人口変動などの変化が水の生産にどのように影響しているかを市が確認し、市がこれらの変化に積極的に対応するのに役立ちます。

ソリューション

市が所有する公益事業は、納税者のドルの最高の価値を確保するために、3つの競争入札を行なうことが法律で義務付けられています。

ケロッグ氏は次のように述べています。「選択する前に、いくつかのベンダーを調査しました。最終的に、ロックウェル・オートメーションと協力してプロセス制御システムのアップグレードを行ない、PartnerNetwork™プログラムとテクニカル・サポート・チームを活用することにしました。」
SWSはロックウェル・オートメーションと協力して、4年間で段階的に導入された、プラント全体にわたる単一のSCADAソリューションを実装しました。PlantPAxソリューションは、プロセス、ディスクリート、モータ制御などのすべての運用を1つのシステムに統合し、CSWSの稼働全体の効率と生産性を高めます。.

PlantPAxシステムは、EtherNet/IP™をバックボーンとして活用するオープンな通信規格に基づいています。 計装レベルからCSWSITインフラまで、アプリケーション全体を接続するように設計および確立されたEtherNet/IPは、制御と情報の流れを合理化し、単一のネットワークアーキテクチャへの最適な経路を提供します。

また、施設のオペレータにリモートアクセス、リアルタイム診断、電子文書を提供して、ダウンタイムを最小限に抑え、機器のパフォーマンスを向上させます。

CSWSは、冷却ファン、給水ポンプ、リフトポンプ、バイオフィードポンプ、遠心分離機、廃液ポンプの2速ポンプを可変周波数ドライブに置き換えました。

ドライブは、モータの速度を徐々に上下させてエネルギーを節約し、モータと関連機器の寿命を延ばします。これらは、ドライブレベルで情報を収集し、PlantPAxシステムを通じてプラントの任意の部分に自動的に分散させることにより、追加の生産データを提供するように構成されています。

アップグレードの一環として、CSWSは既存のSCADAシステムアラーム定義を再評価して、必要に応じてアラームが使用され、迷惑なアラームが削減されるようにしました。

「重要なアラームの定義をすべて評価し、すべてが正しく定義されていることを確認するためにアラームを再構成しました」と、ケロッグ氏は言います。

「元のシステムのアラーム数は約600でしたが、現在では1,000近くのアラームが配置されています。」ロックウェル・オートメーションのEncompass™パートナであるSpector Instruments社のWIN-911ツールを使用して、CSWSはリモートアクセスと制御機能を備えたアラーム管理を合理化しました。

このツールは、携帯電話または電子メールを介して市のオペレータにアラームを通知するために使用されます。 オペレータが割当てられた応答率の範囲内で応答しない場合、エスカレーション機能は、誰かに到達してアラームに対処するまで、次の人に順番に通知します。

新しいシステムには、12か月のプロセスデータ(古いシステムでは30日間のデータ)を収集して分析するプロセスヒストリアンも含まれています。

市は現在、システムの需要、水位、貯水量など、リアルタイムおよび歴史的な水の傾向にアクセスできます。

「私たちは循環型業界で働いているため、傾向を洞察することで、水道本管の休憩や大雨などの大規模なイベントへの準備を簡単に行なうことができます」と、ケロッグ氏は述べています。

「このデータは人口増加傾向の推定にも役立つため、需要を満たす準備ができています。」変更管理階層を利用するこの新しいシステムは、オペレータとプラント要員のための役割ベースのセキュリティを組み込んでいます。

また、簡単なエンタープライズ・リソース・プランニング(ERP)統合のために備えられており、生産ダッシュボードを市のERPおよび作業指示システムに結び付け、最終的に手動のデータスプレッドシートを置き換えるという将来の計画に対応します。

長期的なサポートのために、CSWSはロックウェル・オートメーションとサービス契約を結びました。これにより、フィールドサービスの専門家が定期メンテナンスを支援し、問題が発生したときにシステムのトラブルシューティングを行なうことができます。

さらに、CSWSはオンラインおよび電話サポートのニーズに対応するTechConnect™サポート契約を結んでいます。

結果

20095月にプロジェクトの立上げと試運転が始まり、4段階のプロジェクトの最終段階は2013年に完了しました。

新しいシステムが導入されたことにより、市では1日当たりの平均水流量が810万ガロンから1180万ガロンに増加しました。新しく自動化されたプラントにより、トラブルシューティングとメンテナンスが容易になりました。

異種システムを削除し、1つの標準化されたソリューションを利用することで、CSWSはスペアパーツの在庫を簡単に管理し、古い機器を交換できます。また、ロックウェル・オートメーションのサービス契約により、在庫と部品の取り扱いにおいて年間の大幅なコスト削減が実現します。

カレッジ・ステーション市の以前の制御システムでは、約250,000ドルのスペアパーツの在庫がありました。市のスペアパーツへの投資は20,000ドル未満になり、現場の在庫ははるかに少ない保管スペースしか使用していません。

ケロッグ氏は次のように述べています。「顧客サービスは都市にとって重要な決定要因でした。ロックウェル・オートメーションに投資することで利用できる製品、ソリューション、サービス、および多層的なサポートに感銘を受け、最高の総所有コストを実現できることを知っていました。」

TechConnect提供されるリアルタイムの電話サポートとソフトウェアの更新により、CSWSは修理から1回の電話でアクセスできます。さらに、WIN-911を介したリモート監視機能、新しい仮想化サーバ、およびネットワーク化された通信により、プラント管理者とオペレータは、離れた場所から運用にアクセスしてトラブルシューティングを行なうことができます。

アップグレード前は、プラントは年中無休24時間体制で稼働していました。現在、月曜から金曜の午前7時から午後330分までの1シフトを実行しており、必要なオペレータは11人ではなく5人だけです。

その結果、CSWSはその人的資源を他の重要な領域に再度割当てし、スタッフにキャリアを成長させる新しい機会を提供できるようになりました。

全体として、CSWSは、廃水処理プラントの生産性の向上とダウンタイムの減少により、貴重な時間と費用を節約することに成功しました。

機器へのリモートアクセスにより、オペレータはダウンタイムが発生する前に問題に対応できます。市ではダウンタイムが10%減少し、応答時間が25%増加しました。

また、PlantPAxシステム、VFD、およびモータ制御を実装して以来、年間約65,000ドルのエネルギー節約を記録しています。

上記の結果は、カレッジ・ステーション・ウォーター・サービス(CSWS)での配備されたロックウェル・オートメーション製品およびサービスをその他の製品と併用した結果です。実際の成果は事例ごとに異なる場合があります。

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