INDICE 1 PREMESSA...3

Transcript

1

2 INDICE 1 PREMESSA ARCHITETTURA GENERALE Generalità sul sistema Architettura Collegamenti Software scada Telecontrollo Web Sicurezza del sistema IMPIANTI DI DEPURAZIONE Architettura locale Informazioni gestite dal sistema Impianti di depurazione Piccoli impianti di depurazione Processi automatizzati nel sistema Sistema avanzato di controllo dell ossigeno disciolto: la tecnologia AMONIT Principi di funzionamento del sistema AMONIT Modalità di funzionamento del sistema AMONIT Prestazioni del sistema AMONIT Referenze di applicazione ad impianti di media elevata potenzialità Svuotamento automatizzato vasche a pioggia Controllo e supporto alle decisione per il sistema centralizzato di gestione dei fanghi Controlli diretti attuabili dal sistema di telecontrollo STAZIONI DI SOLLEVAMENTO Architettura locale Quadri elettrici e di controllo locali Caratteristiche azionamenti Descrizione generale dell azionamento Caratteristiche elettriche e costruttive dell azionamento:... 4 Pagina 1 di 46 Mandataria Mandanti

3 4.3.3 Interfaccia utente e menù di configurazione Funzioni gestite dall azionamento Allarmi e monitoraggio Bus di comunicazione Centralina di telecontrollo Impianto di telecontrollo Caratteristiche generali Descrizione funzioni MANUFATTI SCOLMATORI...4 Pagina 2 di 46

4 1 PREMESSA La presente rappresenta la Relazione Specialistica sul Telecontrollo riguardante il progetto a base di gara per la realizzazione dell intervento Grande Progetto La Bandiera Blu del Litorale Domitio LOTTO 1. I progetti preliminari a base di gara relativi ai comuni di Sessa Aurunca e Carinola non hanno previsto alcun sistema di automazione e telecontrollo degli impianti di depurazione e dei relativi sistemi di collettamento. Al contrario il progetto preliminare di Cellole ha previsto un sistema di telecontrollo unitario per tutto il sistema fognario e depurativo comunale che fosse predisposto per potersi interfacciare con gli impianti di sollevamento e i piccoli depuratori esterni al depuratore comunale, in maniera tale da ottenere una struttura omogenea in grado di gestire sia la dorsale fognario depurativa esterna ( RTU periferche) che l impianto di depurazione centrale. Il C.S.A. generale del progetto a base di gara, nell ambito della descrizione dei contenuti del manuale di gestione da predisporre da parte del concorrente, specificava comunque porre attenzione particolare alle modalità di esercizio degli impianti di sollevamento e degli impianti di depurazione nonché dell intero sistema di automazione e telecontrollo del complesso di opere dello schema depurativo (rete fognaria/rete di collettamento/impianto di depurazione), anticipando di fatto che in un momento futuro alla realizzazione degli impianti si sarebbe potuto implementare un sistema unitario di telecontrollo a servizio dello schema depurativo oggetto dell appalto, in un ottica di una gestione unitaria centralizzata dell intero schema depurativo. In base agli approfondimenti effettuati mediante indagini e rilievi, alla conseguente territoriale ed ai criteri di accorpamento adottati e descritti nelle relazioni di sintesi delle migliorie, lo scrivente concorrente ha ritenuto di adottare unico sistema di Telecontrollo Centralizzato, con i seguenti principali obiettivi: garantire, ai fini ambientali, una maggiore e immediata conoscenza delle condizioni degli impianti, dei sollevamenti fognari e degli scaricatori di piena; efficientare il sistema di gestione unitaria della linea fanghi proposto nel presente progetto definitivo. Pagina 3 di 46

5 Per il progetto in questione si propone pertanto la realizzazione di un unico sistema di Telecontrollo Centralizzato, le opere facenti parte del progetto che sono sottoposte a telecontrollo e telecomando da parte del sistema proposto, ricadono nell ambito delle seguenti categorie: - Impianti di depurazione 5 nuovi e 1 esistente; - Piccoli impianti di depurazione 3 nuovi e 1 esistente; - Stazioni di sollevamento dei reflui 29 nuove e 1 esistente; - Manufatti scolmatori della rete fognaria di progetto. La presente relazione descriverà in primo luogo l architettura generale del sistema proposto ed in secondo luogo le architetture locali di gestione dei dati rilevati e dei comandi impartiti. In fine la relazione presenterà nel dettaglio le funzionalità del sistema con riferimento sia alle operazioni gestite in automatico sia con riferimento alle regolazioni attuabili in remoto dal gestore. 2 ARCHITETTURA GENERALE 2.1 GENERALITÀ SUL SISTEMA Il sistema di Automazione, Supervisione e Telecontrollo permetterà una gestione ottimale delle opere in progetto consentendo: - Il monitoraggio in tempo reale ed in formato grafico lo stato di funzionamento dei processi relativi a ciascuna componente facente parte della rete di depurazione sia esistente che di progetto; - La definizione e la modifica dei set point dei processi e delle soglie di allarme; - La gestione automatizzata di processi locali sulla base di algoritmi predefiniti; - Il comando in remoto di apparecchiature e processi; - La visualizzazione e l archiviazione dei valori acquisiti, rendendoli disponibili per successive post analisi; Pagina 4 di 46

6 - La visualizzazione e l archiviazione delle principali grandezze, rendendole disponibili per successive elaborazioni nell ottica di una riduzione dei consumi energetici; - Il monitoraggio in tempo reale ed in formato grafico delle segnalazioni analogiche e digitali acquisite dalle stazioni periferiche, nonché dei teleallarmi inoltrati verso il personale reperibile; - La visualizzazione storica delle grandezze di processo ed elettriche elaborate ed acquisite dalle stazioni periferiche; - L elaborazione e stampa dei bilanci idrici ed energetici; - L inoltrare allarmi via SMS agli operatori reperibili al verificarsi di condizioni anomale di funzionamento e/o in presenza di eventi che possono compromettere il normale funzionamento del processo depurativo. Figura 1. Schema tipologico di architettura diffusa, basata su differenti protocolli di comunicazione. Pagina 5 di 46

7 2.2 ARCHITETTURA L architettura del sistema presenta la caratteristica di prevedere la gestione centralizzata dell intero sistema di depurazione, comprensivo di diverse decine di unità, tra depuratori, stazioni di sollevamento e scolmatori di piena, all interno dei quali si sviluppano componenti e processi diversi. Pertanto appare necessaria una architettura scalabile e flessibile in grado di integrare con semplicità tutte le componenti del sistema. L architettura generale prevede in sostanza i seguenti livelli operativi: 1 livello. supervisione generale (elaboratore centrale), a mezzo di video sinottici; elaborazione ed archiviazione dei dati di esercizio; produzione dei documenti di esercizio; comando e settaggio processi. 2 livello. rice trasmissione dati (unità di sezione depuratori, stazioni di sollevamento, scolmatori di piena). 3 livello. automazione; (unità di area). rice trasmissione dati; coordinamento di unità del 4 livello. 4 livello. regolazioni elementari; (interfacce col campo) conversione e controllo misure, comandi. Il 1 livello riguarda la stazione centralizzata di telecontrollo e telecomando costituita da un Server con Software SCADA ed applicativi di interfaccia specifici, con sinottici e schemi di processo di immediata comprensione. Il server sara installato presso uno dei due principali impianti di trattamento che costituiranno la rete di depurazione a progetto completato, ovvero l esistente impianto di Cellole ( a.e.) ed il nuovo impianto di Sessa Aurunca San Sebastiano ( a.e.). Tale scelta viene dettata oltre che per le caratteristiche dimensionali anche in relazione al fatto che entrambi gli impianti sono quelli destinati ad ospitare le 2 stazioni centralizzate di disidratazione dei fanghi per il trattamento dei fanghi prodotti da tutta la rete di depuratori di progetto. Il telecontrollo si occuperà in particolare anche di questo aspetto della gestione centralizzata dei fanghi come meglio illustrato al Paragrafo 3.6. Pagina 6 di 46

8 Le funzionalità di 1 livello saranno estese in locale per tutte le altre componenti della rete di stazioni di trattamento, siano esse impianti di depurazioni, stazioni di sollevamento etc., mediante una applicazione web based a cui gli operatori qualificati potranno accedere attraverso i 4 Tablet (IPAD o Samsung GalaxyNote) in dotazione, che accederanno attraverso la rete mobile al sistema dedicato. Per gli impianti principali (Sessa Aurunca San Sebastiano, Sessa Aurunca Centro e Cellole Comunale) si prevede la presenza stabile di un PC desktop attraverso il quale accedere all applicativo web based e quindi alle funzionalità di 1 livello. Pertanto il personale specializzato in sopralluogo presso la specifica unità potrà accedere a tutte le funzionalità di controllo e comando consentite presso la stazione centralizzata (Server SCADA). Ovviamente il gestore potrà definire specifiche gerarchie di accesso, inibendo in funzione del livello determinate funzionalità del sistema sia in termini di visualizzazione sia in termini di controllo dei processi. Con tale accorgimento oltre ad estendere la capacità di gestione e controllo centralizzato di tutta al rete, anche alle postazioni mobili, si evita di lasciare incustoditi presso impianti non presidiati, attrezzature hardware che potrebbero essere trafugate o incorrere rapidamente incontro ad obsolescenza da abbandono. L utilizzo delle postazioni mobili con applicativo web based di interfaccia agli apparati di 1 livello, presenta numerosi vantaggi rispetto alla configurazione classica per i sistemi a più unità decentralizzate che prevede una stazione di supervisione generale e stazioni locali dedicate alla specifica unità, sopratutto in caso di unità non presidiate, tra le quali il personale operativo fa la spola. Infatti il personale specializzato viene informato immediatamente delle condizioni dell unità che si accinge a visitare, ottimizzando le risorse ed i tempi di intervento e riducendo gli sprechi. Una segnalazione di allarme informa il personale, che accedendo alla relativa pagina dell unità in malfunzionamento riceve immediatamente tutte le informazioni necessarie per intervenire con cognizione di causa prim ancora di aver raggiunto il luogo dell unità in avaria. Pagina 7 di 46

9 Il 2 livello è costituito dai PLC della specifica unità, installati nel quadro generale per gli impianti di depurazione o più semplicemente nel quadro di alimentazione locale per stazioni di pompaggio e scolmatori di piena. Il 3 livello presente solo per gli impianti di depurazione è costituito dal PLC di zona (spesso integrato nel quadro preassemblato della specifica apparecchiatura elettromeccanica). Il 4 livello è quello di interfaccia con le componenti fisiche del sistema, e comprende gli azionatori automatizzati delle singole pompe installate nelle stazioni di sollevamento, i controllori multiparametrici al servizio dei sensori etc. 2.3 COLLEGAMENTI I collegamenti tra i controllori e gli azionatori specifici della strumentazione di misura e delle apparecchiature (4 livello) e le unità di controllo locale (3 livello nel caso di impianto di depurazione o 2 livello negli altri casi) sono generalmente a loop di corrente con segnale standard 4 20 ma, tuttavia se il controllore o l azionatore lo prevede può essere sviluppato direttamente con porta seriale RS 485 con protocollo Modbus RTU Slave. I collegamenti tra unità di controllo locale (3 livello) e unità di controllo di sezione (2 livello), relative ai soli impianti di depurazione, saranno a stella su cavo ETHERNET, che offre un'elevata affidabilità, considerando che nelle unità di controllo locale risiedono gli automatismi d'impianto. I collegamenti tra unità di controllo di sezione (2 livello) e stazione di controllo centralizzata (1 livello) avverranno negli impianti di depurazione ove è possibile la connessione alla rete telefonica, mediante modem ethernet, mentre nelle stazioni di sollevamento, negli scolmatori di piena e negli altri impianti di depurazione mediante rete GSM/GPRS. Lo stesso tipo di collegamento viene sviluppato tra la stazione di controllo centralizzata (1 livello) e gli altri accessi web based dei Tablet e dei PC desktop. Pagina 8 di 46

10 Le unità periferiche (2 livello) colloquiano con un unità centrale, gerarchicamente superiore, costituita da un elaboratore di processo (1 livello). Tale elaboratore, con le proprie periferiche, configura il centro di supervisione dell impianto; inoltre, esso rappresenta il primo (e più elevato) livello del sistema di controllo, mentre le unità di controllo di sezione ne costituiscono il secondo. Al fine di assicurare la massima immunità ai disturbi, i collegamenti di cui sopra sono posati entro conduit dedicati ed opportunamente distanziati dalle linee di potenza. Inoltre, per ottenere la massima sicurezza della trasmissione, vengono adottati opportuni codici ridondanti che rendono esigua la probabilità di errore di comunicazione. 2.4 SOFTWARE SCADA La postazioni prevista di supervisione generale basate su Server, monitor 24 LCD e software SCADA permetterà al personale di gestione di visualizzare i principali parametri di funzionamento degli impianti e delle stazioni di sollevamento, nonché di impostare i parametri di regolazione (gestione allarmi, controllo livelli, verifica stato di funzionamento delle apparecchiature collegate, etc..). La stessa stazione di supervisione fungerà da server internet per permettere l accesso ad altri utenti collegati in rete o via internet per il controllo remoto dell impianto. Il software SCADA sarà realizzato in base alle esigenze specifiche dell impianto, in modo da ottenere una personalizzazione che renda la gestione dello stesso più chiara ed efficace all utilizzatore e sarà dotato dei moduli specifici descritti ai Paragrafi 3.5 e 3.6 relativi rispettivamente allo svuotamento automatizzato delle vasche a pioggia ed alla controllo del sistema centralizzato di gestione dei fanghi di depurazione. Pagina 9 di 46

11 In particolare, la supervisione dell impianto prevederà una prima pagina di menù principale dalla quale sarà possibile avere una visione panoramica dell intero impianto, andando così subito ad intercettare i valori principali, gli automatismi in atto, ed i principali allarmi presenti. Ogni singola stazione sarà selezionabile e visualizzata in dettaglio su apposita pagina dedicata. Figura 2. Esempio pagina di gestione comparto. 2.5 TELECONTROLLO WEB Grazie alla tecnologia Web Client implementata sullo SCADA previsto, il personale gestore può accedere in qualsiasi momento e da qualsiasi luogo agli impianti tramite un comune internet browser, visualizzando le informazioni tecnologiche ed interagendo ove necessario. Il server generale di telecontrollo, da installare o presso l impianto di Cellole Comunale o presso quello di Sessa Aurunca San Sebastiano, consente un accesso simultaneo previsto per 30 utenti web client contemporaneamente, espandibili in futuro. Il server è collegato su rete pubblica e protetto da firewall e da protezione con Log On all accesso, eventualmente gerarchizzato per competenze e responsabilità. Pagina 10 di 46

12 Gli utenti che potranno usufruire degli accessi web sono i dirigenti, i gestori della rete ed i manutentori reperibili. Ogni utente, anche se connesso contemporaneamente ad altri, accede per il proprio livello di utenza e visualizza le pagine autonomamente rispetto agli altri. In questo modo, in qualsiasi momento è possibile accedere da remoto al sistema di telecontrollo per eseguire analisi veloci sui dati acquisiti, verificando l andamento su grafico con i dati per giorno, mese o anno per tutti i parametri del processo, come ad esempio le portate, le pressioni, le percentuali di cloro, ossigeno ecc. Figura 3. Esempio di accesso tramite web browser ai valori registrati presso il server centrale. La gestione degli allarmi consente la notifica degli eventi più importanti al telefono del personale reperibile, al quale è stato dato in dotazione un Tablet per accedere tramite Web Client al sistema di telecontrollo e monitorare le informazioni di sistema quali i livelli dei serbatoi o dei bacini ed il relativo andamento dei livelli nel tempo, oltre alle pagine grafiche riportanti lo stato delle pompe e delle valvole, soprattutto per le unità con difficoltà di accesso. Pagina 11 di 46

13 Grazie a questo sistema, il gestore può rendersi conto in modo chiaro ed immediato della situazione in modo da poter agire di conseguenza, riducendo al minimo i tempi di guasto e migliorando notevolmente il servizio. Figura 4. Esempio di accesso tramite web browser al sinottico di impianto. 2.6 SICUREZZA DEL SISTEMA Nel sistema previsto la gestione della ridondanza è completamente integrata e garantisce l intervento del sistema secondario in modo completamente automatico; il sistema prevede quindi due stazioni Server collegate in rete su base TCP/IP, con funzioni di Server Primario e Secondario (Server ridondato): Server Primario: è la stazione che in condizioni di funzionamento normale provvede a gestire la rete di impianti, comunicare con essi, acquisire i dati e provvedere al controllo. L eventuale anomalia di questa stazione determina l entrata in funzione della stazione secondaria, che duplica integralmente le funzioni del server primario. Pagina 12 di 46

14 Server Secondario: è la stazione che in condizioni di funzionamento normale permette la gestione degli impianti in modo ridondato, ovvero attraverso la condivisione delle aree di memoria delle variabili. La stazione può consentire di agire sugli impianti in maniera indipendente e dispone della situazione archivi assolutamente identici a quelli della stazione primaria. In presenza di anomalia dell unità Primaria, la stazione Secondaria provvede a gestire automaticamente la rete di impianti avviando le funzioni di comunicazione dei driver ed i motori di registrazione, acquisendo i dati e provvedendo al controllo. Al suo rientro in funzione, il Primario provvede automaticamente a sincronizzare lo stato degli storici e la situazione allarmi, al fine di ripristinare completamente le proprie funzionalità e la propria situazione degli archivi evitando perdite di dati. Il sistema, sfruttando una propria tecnologia, provvede ad inviare al primario solo i dati registrati durante il periodo di esercizio in emergenza, trasferendo i dati in modo binario senza la necessità delle infrastrutture di database. Questo tecnologia consente di ottenere tempi di sincronizzazione estremamente ridotti, fino a meno di un secondo anche per grosse quantità di dati. Dopo la sincronizzazione, che avverrà in maniera completamente automatica tramite il gestore della ridondanza integrato nel sistema, la stazione secondaria ritornerà nelle condizioni iniziali di Stand by. 3 IMPIANTI DI DEPURAZIONE 3.1 ARCHITETTURA LOCALE L architettura hardware del sistema di automazione, supervisione e telecontrollo sarà del tipo ad intelligenza distribuita, con una serie di controllori (intelligenti e autonomi) collegati tra loro ed ad un supervisore (Server installato nella stazione di controllo centralizzata) attraverso una rete ethernet. Nell ambito della rete locale verra realizzata una funzionalità, sistema Master/Slave, ovvero: - Controllore Master installato nel quadro generale (2 livello); - Controllori Slave installati nei quadri di automazione e controllo periferici (3 livello). Pagina 13 di 46

15