Chuẩn hóa tự động hóa: Lời giải cho ngành cấp thoát nước

Việc chuẩn hóa thông qua các khối chức năng có thể tái sử dụng là hoàn toàn khả thi, có giá trị và đáng để đầu tư

Thách thức: mỗi dự án lại “phát minh lại bánh xe”

Các công ty cấp nước thường vận hành nhiều hệ thống tự động hóa khác nhau do lịch sử đầu tư và lựa chọn nhà cung cấp. Một số cơ sở sử dụng hệ thống điều khiển Emerson PACSystems, trong khi các nhà máy mới hơn sử dụng Rockwell ControlLogix, còn các trạm từ xa có thể triển khai các bộ điều khiển chi phí thấp như Rockwell Micro800. Sự đa dạng về nền tảng PLC khiến việc tiêu chuẩn hóa trở nên khó khăn.

Trong nhiều trường hợp, các kỹ sư phải viết lại mã điều khiển cho từng dự án, kể cả khi chức năng hoàn toàn giống nhau, chẳng hạn như điều khiển bơm, trình tự van hoặc xử lý tín hiệu analog. Một trạm bơm điển hình có 4–5 máy bơm có thể tiêu tốn tới 35–40 giờ kỹ thuật chỉ để lập trình. Khi con số này nhân lên cho hàng chục cơ sở, chi phí và thời gian trở nên rất lớn.

Hệ quả là giao diện vận hành không thống nhất, lỗi vận hành lặp lại, thời gian khắc phục sự cố kéo dài và nhân viên kỹ thuật gặp khó khăn khi phải làm việc giữa các cơ sở khác nhau.

Giải pháp: thư viện khối chức năng đa nền tảng

Để giải quyết vấn đề này, các chuyên gia tự động hóa đã phát triển thư viện khối chức năng có thể tái sử dụng, được thiết kế cho các hệ thống xử lý nước và nước thải. Thư viện này có thể triển khai trên nhiều nền tảng PLC nhưng vẫn giữ được hành vi và giao diện vận hành nhất quán.

Các khối chức năng cốt lõi bao gồm:

Hệ thống điều khiển động cơ và bơm tích hợp biến tần (VFD) và theo dõi thời gian vận hành.

Điều khiển van thông minh với giám sát vị trí và thời gian đóng mở.

Bộ xử lý tín hiệu analog với hiệu chỉnh, tính toán và quản lý cảnh báo.

Bộ điều khiển luân phiên bơm tự động cho tối đa 10 bơm.

Mỗi khối đều tích hợp sẵn các chức năng quan trọng như chế độ thủ công–tự động, quản lý cảnh báo và chế độ mô phỏng để thử nghiệm hệ thống trước khi triển khai thực tế.

Lợi ích rõ ràng về hiệu quả và chi phí

Việc áp dụng thư viện khối chức năng đã mang lại kết quả đáng kể. Thời gian lập trình cho một thiết bị như bơm hoặc van giảm từ 3-4 giờ xuống khoảng 30 phút, tương đương giảm 85%. Trong nhiều dự án đã triển khai, tổng cộng hơn 1.200 giờ công kỹ sư đã được tiết kiệm, tương đương hơn 120.000 USD chi phí nhân công.

Không chỉ tiết kiệm thời gian, chất lượng hệ thống cũng được cải thiện đáng kể. Số lỗi phát hiện trong mỗi dự án giảm từ 15-20 lỗi xuống còn khoảng 2-3 lỗi. Thời gian khắc phục sự cố giảm từ hơn 4 giờ xuống còn 30-60 phút. Đồng thời, các cuộc gọi hỗ trợ kỹ thuật sau khi hệ thống đi vào hoạt động cũng giảm khoảng 60%.

Ngoài ra, mức độ tương đồng mã nguồn giữa các cơ sở tăng từ khoảng 30% lên 95%, giúp nhân viên dễ dàng chuyển đổi công việc giữa các địa điểm.

Hướng tới tiêu chuẩn hóa trong ngành

Một dự án nâng cấp nhà máy xử lý nước thải công suất 8 triệu gallon/ngày đã minh chứng rõ ràng cho hiệu quả của phương pháp này. Thay vì cần 140 giờ lập trình như cách truyền thống, dự án chỉ mất 24,5 giờ, tiết kiệm hơn 115 giờ kỹ thuật.

Thành công của mô hình thư viện khối chức năng cho thấy tiêu chuẩn hóa tự động hóa không chỉ khả thi về mặt kỹ thuật mà còn mang lại lợi ích kinh tế rõ rệt. Khi các hệ thống ngày càng phức tạp và nhu cầu tối ưu hóa vận hành tăng cao, việc sử dụng các khối chức năng tái sử dụng có thể trở thành thông lệ tiêu chuẩn trong ngành cấp thoát nước, giúp giảm chi phí, tăng độ tin cậy và thúc đẩy chuyển đổi số trong hạ tầng đô thị.

Theo automation.com