Fallstudie

DC-Wasser

Wie DC Water seine Stratus Edge Computing Plattformen für doppelte Redundanz und 90 % kürzere Systemausfallzeiten

Herausforderungen

  • Bereitstellung von SCADA-Anwendungen auf einer widerstandsfähigen, fehlertoleranten Plattform
  • Bereitstellung zuverlässiger automatischer Messgeräte für Dutzende von Standorten und Einrichtungen im gesamten DC Water-System
  • Erstellung von Echtzeitdaten für Analysen und Berichte für die Geschäftsleitung und die Aufsichtsbehörden

Lösung

  • AVEVA Systemplattform, InTouch® und Historian
  • Rockwell PLC
  • Schneider Electric PLC
  • Stratus Edge Computing Plattform

Vorteile

  • Absolut 0 ungeplante Ausfallzeiten seit der Installation im Jahr 2015
  • Die gesamte Failover-Zeit der Lösung wurde um 90 % von 20 Minuten auf 2 Minuten reduziert, was zu einer verbesserten Servicezuverlässigkeit führte.
  • Schneller Zugriff auf aktuelle Daten für KPI-Analysen und aufsichtsrechtliche Berichte

Es ist die lebenswichtige Doppelleistung, auf die praktisch alle Einwohner einer Gemeinde täglich angewiesen sind - die aber hoffentlich unbemerkt bleibt: Trinkwasserverbrauch und Abwasserentsorgung. Wasserversorgungsunternehmen sind die Grundlage jeder Stadt oder Gemeinde, aber für die District of Columbia Water and Sewer Authority (DC Water) wird die Herausforderung durch die Tatsache vergrößert, dass sie einige der wichtigsten Gebäude der Nation versorgt, darunter das Weiße Haus, das Kapitol, nationale Museen und andere wichtige Bundesgebäude.

Der Umfang und das Ausmaß der Aufgabe haben zu einer massiven Infrastruktur geführt, die über ein Netz von 1.350 Meilen Rohrleitungen, vier Pumpstationen, fünf Reservoirs, drei Tanks, 43.000 Ventilen und 9.500 Hydranten mehr als 99 Millionen Gallonen Wasser zu 681.000 Einwohnern pumpt.

Mit einem Gesamtversorgungsgebiet von rund 725 Quadratmeilen behandelt DC Water auch die Abwässer von 1,6 Millionen Menschen im District sowie in den benachbarten Bezirken Montgomery und Prince George's in Maryland und Fairfax und Loudon in Virginia. Das Herzstück dieser Bemühungen ist die 150 Hektar große Blue Plains Advanced Wastewater Treatment Plant, die größte Anlage ihrer Art in der Welt. Sie behandelt durchschnittlich fast 290 Millionen Gallonen pro Tag - mit einer Spitzenkapazität von fast 1 Milliarde Gallonen pro Tag. Dank eines hochentwickelten SCADA-Systems, das auf Stratus Edge Computing Plattform kann die Behörde die Verfügbarkeitsziele erreichen, die ihr großes Wassersystem erfordert. Um dies alles zu ermöglichen, hat InSource Solutions, ein Unternehmen für digitale Transformation und Vertriebspartner von Stratus , die neue Lösung von DC Water ermöglicht.

"Natürlich haben wir auch eine obere Führungsebene, die sich die KPIs ansieht, und Regulierungsbehörden wie die EPA wollen unsere Daten sehen, daher ist es von entscheidender Bedeutung, zuverlässige und gültige Daten zu haben, die vollständig und zeitnah sind. Das alles kommt von Historian und unserer SCADA-Software, die sich auf unserer Stratus Edge Computing Plattform."
Karen Green
SCADA Manager
DC Water

Die entscheidende Bedeutung von SCADA für DC Water

Als Betreiber eines der größten Wasserversorgungsunternehmen des Landes ist es nicht verwunderlich, dass ein leistungsfähiges SCADA-System (Supervisory Control and Data Acquisition) für DC Water eine unabdingbare Voraussetzung darstellt. Die Behörde verlässt sich auf die AVEVA Systemplattform für die sichere Echtzeit-Automatisierung, den Betrieb und die Steuerung ihrer Wasserpumpstationen, Speicheranlagen (Tanks und Reservoirs), Abwasserpumpstationen, Regenwasserpumpstationen und Fabridams am Potomac River.

Die AVEVA-Implementierung umfasst Datenbanken namens Galaxy Repositories, zwei redundante AVEVA Historian-Instanzen, zwei Application Object Server und zwei Terminalserver, auf denen AVEVA InTouch® HMI zur Visualisierung läuft. DC Water betreibt diese Anwendungen in drei Kontrollräumen.

Eine widerstandsfähige Edge Computing Architektur

Es überrascht nicht, dass DC Water bei so viel auf dem Spiel steht, dass es eine ausgeklügelte Edge Computing Infrastruktur entwickelt, um Ausfallzeiten zu minimieren oder ganz zu vermeiden. "Das Einzige, was wir absolut nicht tolerieren können, ist der Ausfall eines unserer Server", sagt Karen Green, SCADA-Managerin bei DC Water. "Hätten wir herkömmliche Server eingesetzt und wäre es zu einem Ausfall gekommen, hätten wir mit Ausfallzeiten zu kämpfen - Pumpen und Ventile würden nicht funktionieren, das Wasser würde unsere Kunden nicht erreichen. Das ist natürlich inakzeptabel."

"Wenn ein Server ausfällt, springt der andere ein, und es gibt keine Ausfallzeiten. Das war nicht immer der Fall. In früheren Versionen konnte es 20 Minuten dauern, bis das System ausfiel. Jetzt, mit einer anderen Konfiguration, ist unser Failover vernachlässigbar"
Karen Green
SCADA Manager
DC Water

Jeder Standort von DC Water - von Speicheranlagen und Tanks über Pumpstationen bis hin zu Kläranlagen - verfügt über mehrere speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) von Rockwell und Schneider Electric, die Daten über ein privates Glasfasernetz an einen zentralen Server übertragen. Um ein hohes Maß an Systemredundanz in seine Computerarchitektur einzubauen, betreibt DC Water ein separates Managementnetzwerk, das von zwei räumlich getrennten Stratus Edge Computing Plattformen. Optimiert für verteilte edge-in Architekturen, Stratus Edge Computing Die Plattformen liefern die Leistung, die zur Unterstützung fortschrittlicher prozessor- und datenintensiver Anwendungen erforderlich ist, und bieten gleichzeitig die Fehlertoleranz, Sicherheit, Analyse und Verwaltbarkeit, die DC Water benötigt.

"Unsere AVEVA Historian-Instanzen dienen der Datenerfassung", erklärt Green. "Wir pushen Daten von unserem Tier-1-Historian zu einem Tier-2-Historian, wo Benutzer in der gesamten Behörde auf verschiedene Daten zugreifen können, einschließlich Pumpenstatus, Wasserdrücke, Wasseranalysatoren und Energieinformationen. Wir haben sie als Store-and-Forward-Server konfiguriert, so dass bei einer Unterbrechung die Daten wiederhergestellt werden, sobald die Verbindung wiederhergestellt ist."

Was wir auf keinen Fall tolerieren können, ist ein Ausfall eines unserer Server. Hätten wir normale Server eingesetzt und wäre es zu einem Ausfall gekommen, hätten wir mit Ausfallzeiten zu kämpfen - Pumpen und Ventile würden nicht funktionieren, das Wasser würde unsere Kunden nicht erreichen. Das ist natürlich inakzeptabel."
Karen Green
SCADA-Managerin
DC Water

Vollständige, verlässliche und gültige Daten

Natürlich sind die Anwender an vorderster Front die Dutzenden von Mitarbeitern, die die Anlagen an entfernten Standorten mit AVEVA InTouch® HMI bedienen. SCADA-Analysten wie Green konfigurieren die verschiedenen SCADA-Knoten und analysieren die Daten, um die Leistung zu optimieren. "Unsere Analysten sowie die Mechanik- und Wartungsteams nutzen diese Daten ebenfalls", so Green. "Das Wartungsteam nutzt beispielsweise die historischen Daten und Alarme zur Fehlersuche und zur Vermeidung von Wiederholungen. Wir konfigurieren die Berichte, und sie werden automatisch per E-Mail an Ingenieure und Manager versandt."

Die Mitglieder des Wasserqualitätsteams können ihre Geräte überwachen und erhalten Alarme und Benachrichtigungen auf ihren Telefonen, wenn Abweichungen oder Ausfälle auftreten - ein wichtiger Aspekt für Personen, die Wasser- und Abwassersysteme verwalten. "Natürlich haben wir auch eine obere Führungsebene, die sich die KPIs ansieht, und Regulierungsbehörden wie die EPA wollen unsere Daten sehen", sagte sie, "daher ist es wichtig, dass wir zuverlässige und gültige Daten haben, die vollständig und zeitnah sind. Das alles kommt von Historian und unserer SCADA-Software, die sich auf unserer Stratus Edge Computing Plattform."

Die Macht von Stratus für Edge Computing und Unterstützung

DC Water betreibt eine Stratus Edge Computing Plattform, die von einer anderen (räumlich entfernten) Stratus Edge Computing Plattform, wodurch eine doppelte Redundanz auf zwei Ebenen entsteht. Diese Konfiguration verleiht dem weit verzweigten Betrieb von DC Water ein außergewöhnliches Maß an Zuverlässigkeit.

"Mit Stratus haben wir Fehlertoleranz und Redundanz", so Green. "Wenn ein Server wegen eines Stromausfalls oder einer Kommunikationsunterbrechung ausfällt, übernimmt der andere Server von einem anderen Standort aus und es gibt keine Ausfallzeiten. Das war nicht immer der Fall. In früheren Versionen konnte es 20 Minuten dauern, bis das gesamte System - AVEVA System Platform, InTouch® und Historian - ausfiel. Jetzt, mit einer anderen Konfiguration, ist unser Software/Netzwerk-Failover vernachlässigbar.

"Wir haben festgestellt, dass die Virtualisierung für unsere Agentur sehr hilfreich ist. Wenn wir zum Beispiel Wartungs-, Aktualisierungs- oder Reparaturarbeiten durchführen müssen, können wir eine virtuelle Maschine einfach und ohne Unterbrechung auf einen anderen Server verschieben. Neulich hatten wir sogar ein Problem mit einer SPS-Software. Wir luden sie einfach auf die Stratus Edge Computing Plattform geladen, und das machte die Sache für uns sehr einfach. Mit der Virtualisierung müssen wir nicht für jeden Server eine eigene Box unterhalten. Wir haben im Grunde nur eine große Box, auf der viele virtuelle Maschinen laufen können. Wir erhalten eine Ebene der Redundanz, weil Stratus Edge Computing Die Plattformen haben zwei parallel arbeitende Prozessoren. Außerdem können wir die VMs bei Bedarf sichern, duplizieren und wiederherstellen.

Green hob auch die Bedeutung und den Wert der Unterstützung hervor, die sie von Stratus erhalten hat. "Das ist wichtig - sehr wichtig", sagte sie. "In unserer Branche brauchen wir reaktionsschnelle Unterstützung, und die Ingenieure von Stratusstehen uns bei jedem Problem zur Seite. Selbst wenn es sich um ein nicht dringendes Problem handelt, rufen sie mich an, um das Problem weiter zu verfolgen, bis es gelöst ist. Sie sind sehr reaktionsschnell und sorgfältig - und das ist genau das, was wir wollen.".

In unserer Branche brauchen wir einen reaktionsschnellen Support, und die Techniker von Stratusstehen uns bei jedem Problem zur Seite. Selbst wenn es sich um ein nicht dringendes Problem handelt, rufen sie mich an, um das Problem weiterzuverfolgen, bis es behoben ist.

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