干净的水不是白日梦

在南加州，缺水是一个持续存在的问题。过去7年中有6年是干旱年，这使得该地区大部分地区高度依赖进口水。通过使用最好的技术、健全的管理实践、公众参与以及对人类和环境需求的平衡方法，甜水管理局(当地人称为管理局)从当地供水系统为客户提供清洁、安全的水。

该管理局是一家国有机构，通过388英里的管道为圣地亚哥南部32平方英里服务区的19万人供水。管理局的客户是该地区第一批受益于海水淡化(desal)过程的客户，该过程旨在处理“微咸”或含盐地下水，使其可以安全供人类使用。

Richard A. Reynolds地下水淡化设施使用反渗透(R/O)处理来去除地下水中溶解的盐和微小颗粒。R/O处理后的水经过处理以防止腐蚀;加入氯和氨，确保消毒。

这座海水淡化厂于1999年开始运营，从五口井中抽取微咸地下水，每天的能力为400万加仑。后来，又增加了第六口井和一个处理铁和锰的侧流工艺，使产能增加到每天500万加仑。

2017年，该公司完成了一项4200万美元的扩建项目，安装了3个额外的R/O列车，一个额外的铁和锰去除系统，23,000英尺的输送管道，以及额外的系统升级。扩建项目还包括钻探五口新的微咸地下水井。该设施现在的全部生产能力为每天1000万加仑饮用水，并为管理局客户提供约三分之一的年度供水。

Sweetwater Authority工程总监Ron Mosher表示:“对于扩建项目，我们希望实现脱盐设施的自动化，同时将工厂的产能提高一倍。“最初的控制系统从未按预期的方式工作。我们希望对其进行更新，以匹配管理局珀杜地表水处理厂建立的控制方案，这是我们控制系统方面的旗舰标准。”

该项目已经在水质和系统回报方面取得了巨大的回报。根据管理局的说法，控制系统已经得到了回报。Mosher说:“我们生产的处理过的饮用水每英亩英尺大约350美元。“相比之下，如果我们购买进口水，每英亩英尺超过1200美元。我们运营这座海水淡化厂的每一天，它都在继续回报我们为使其正常运行而投入的成本。”

建立联盟

在面试过程中，控制系统集成商对水行业经验、技术专长、通信能力、客户推荐和应急响应能力进行了评估，管理局聘请了企业自动化公司(EA)作为其监督控制和数据采集(SCADA)和控制集成商。

自2013年以来，企业自动化一直是施耐德电气系统集成商联盟的合作伙伴，并且是美国第一家成为施耐德电气主SI联盟合作伙伴的公司。施耐德电气的顶级合作伙伴在自动化和工艺应用的多个领域表现出非凡的专业精神和专业知识。

Mosher说:“多年来，我们已经执行了从承包商提供到管理局工作人员作为程序员的控制方案。”“我们的经验导致我们需要一个高质量的平台，我们可以标准化和构建。我们需要一个系统集成商，了解我们的独特需求，并有能力提供理想的自动化解决方案。我们根据需要制定了最佳的控制方案。对施耐德电气产品和解决方案的了解，以及其他已展示的能力，对我们的成功至关重要。”

就这个项目而言，管理局认为与系统集成商建立密切关系有直接的好处。来自管理局的团队直接与来自EA的团队合作，而不是由电气承包商分包的一方完成控制集成，而后者又由总承包商分包。

企业自动化负责人Scott Pickford表示:“有许多参与者参与了这个管弦乐队的组建。“管理局各代表与我们的团队合作得很好。”我们都在一起问，‘我们将如何处理这个问题?’最终，由于管理局建立的关系，以及我们双方的培养，管理局最终得到了他们想要和需要的东西，而不是简单地得到他们被给予的东西。”

企业自动化业务运营经理Luke Stephenson补充说:“企业自动化在如此多的施耐德产品中获得认证，这意味着管理局获得了一个集成的、设计更好的控制生态系统。”“每个人都对安装和好处感到满意。”

准备工作可以节省时间和金钱

EA团队参观了现有的海水淡化设施，以了解其目前的运行情况。他们观察到操作员手动启动和关闭工厂。

皮克福德说:“我们注意到，运营商对海水淡化厂的数据存在信任问题。“我们的首要工作之一是审计数据，清理数据，并建立标准。我们必须实施新的系统，这样操作员就可以从他们的其他工厂到脱盐工厂，一切看起来和工作都是一样的。这就是我们要实现的目标。”

接下来，有几个研讨会，在那里，管理局的工作人员，EA的工作人员，和其他人一起了解工厂将如何运作，以及控制系统需要做什么。随后，EA在其位于加州Irvine的工厂创建了一个重复的平台，用于进行工厂验收测试，评估控制逻辑，并在部署到现场之前解决问题。经过多次迭代和研讨会，设计进入了可以在现场实现的最后阶段。

甜水管理局水质主管Pete Baranov说:“整个控制方案是经过深思熟虑的，在将任何数据输入控制方案之前都进行了彻底的测试。”“当它被部署时，基本上是完美无缺的。EA所使用的设计和实现方法让我们能够在几天内开始运营。”

这种方法节省了大量的成本。皮克福德说:“当你在现场时，真正的资金才开始流动。工程师、技术人员、电工和其他人员都在等待控制系统集成商让系统运行起来。如果你开始把这些人的时间加起来，我们能省下的每一个小时都对当局有巨大的好处。如果我们能节省几天、几周或几个月的时间，我们就能很快获得回报。”

莫舍说:“还有水的成本。他说:“当海水淡化厂关闭时，管理局每天以9000美元的价格购买水，超过了我们在海水淡化厂处理水的费用。这是一笔巨大的额外费用，我们很乐意避免。”

强大的技术

现场使用的是施耐德电气Modicon Quantum系统，带有S908远程输入/输出(I/O)，该系统被保留。EA安装了一个主施耐德电气Modicon量子控制器，该控制器使用ecostrucxure Control Expert(以前称为Unity Pro)编程。所有额外的I/O都是Modicon Quantum I/O。Citect SCADA是整个监控系统。该配置允许管理局的国家城市淡水井、Perdue工厂和海水淡化工厂从一个位置进行监测。

皮克福德说:“有权限的操作员可以在任何地方看到任何东西。”“你可以在珀杜工厂参观脱盐工厂。此外，当您有如此多的资产依赖于单个SCADA系统时，冗余是一个非常重要的因素。它们总是有冗余，但两台服务器都在同一个位置。然后这些服务器被移动，一个位于海水淡化，另一个位于珀杜。他们通过微波环网络交谈。任何一台服务器都可以宕机，他们仍然可以从任何一个地方完全控制和查看两个工厂。”

该团队还面临着植物化学饲料系统的空间挑战。对于这样的工厂来说，典型的情况是每个化学进料系统有两个泵。如果一台泵出现故障，另一台泵可以接管并维持运行。皮克福德说:“根据新的职业安全与卫生条例，有一个问题是要确保有适当的工作许可。”“所有控制化学进料泵的变频驱动器(vfd)都被送入一个机柜。如果他们需要修理一个，他们必须关掉两个泵。不幸的是，分开这些柜子意味着我们需要更多的空间。我们采用了施耐德电气Altivar 32s，它非常紧凑，能够减小我们所需的尺寸。它们通过以太网连接，所以没有太多的线路。他们最终比原来的橱柜消耗更少的空间。 We then installed the exact same design at their National City wells. We built about 27 of those little things, so they could get a fair bit of value from that single design.”

现有的6口井使用了Modicon Compact 984可编程逻辑控制器(plc)，这些控制器已经过时，必须更换。新井采用Modicon m340控制，这是一种非常经济的解决方案。EA在每个新井场都设计了新的I/O和PLC面板，但他们知道更换现有面板的成本很高。

皮克福德说:“我们使用了施耐德电气的一个小技巧，就是这些紧凑的连接器模块，可以让你从旧的PLC上取下线束，把它扣到这个连接器上，然后再把它扣到新的M340上。”“当然，我们必须对新设备进行编程，以便这些井都能正常工作，并与工厂进行相同的通信。这避免了我们不得不重做那六个面板，为当局节省了大量成本。”

从人工到自动化

如今，工厂的操作是自动化的，可以完全远程控制。Sweetwater Authority的水处理主管Justin Brazil说:“控制系统现在可以正常工作了。“操作人员打了井，水开始流向工厂。当操作员准备好启动工厂，并且满足所有系统权限时，他们单击“启用生产”按钮。

一旦开始生产，控制系统启动R/O序列，开始处理水。如果它不能将压力降至预定义的设定值，它就会调用另一列火车，然后再调用另一列火车，直到它能将压力降至所需的位置。随着列车上线，化学品将根据操作员输入的剂量自动启动。根据起搏源自动计算化学品的流速。就是这么简单。”

皮克福德补充说:“从那时起，它就适应了。”“如果一口井由于某种原因出现故障并停止工作，它会自动向下拨号或关闭其中一个R/O列车。如果这口井再次恢复工作，或者运营商启动了另一口井，工厂将自动恢复生产，无需运营商干预就能自动增加产量。”

“与老工厂相比，如果你失去了过程中的任何一部分，无论是一口井还是一列火车，你就会失去整个工厂，”巴西说。“现在我们可以在现场或10英里外的珀杜水处理厂远程控制该工厂。我可以远程启动它，就像我在那里一样。如果一切机械工作，就不需要操作员在现场启动或停止工厂。”

可靠的报告

报告现在也更容易、更可靠了。在过去，操作员会拿着工作表四处走动，手动记录数据。现在，工艺设备被绑定到SCADA，值自动发送到报告系统。

Baranov说:“在这个项目之前，我们为工厂手工制作报告。“这可能是一整天的工作。项目完成后不久，Ampla运营管理报告就完成了。它真的简化了一切。从SCADA中提取数据点比手动获取每日读数可靠得多。”

“一旦你进入系统生成的电子表格，你可以计算任何你想要的，”巴西说。“你可以看看:每英亩英尺从井里抽水到工厂的电力成本;处理水的电力费用;将水推入分配系统的电力成本;还有化学成本，按生产每英亩英尺水的成本细分。您运行任何给定月份的报告，它将在几分钟内为您构建报告。如果我没有新工厂的Ampla报告，它会很乏味，每个月都需要大量的时间。这让现在的工作少了很多。”

安妮特Burak施耐德电气过程自动化高级营销传播专家。

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