Caso di studio

Acqua DC

Come DC Water ha progettato Stratus Edge Computing Piattaforme per fornire una doppia ridondanza e ridurre il tempo di failover del sistema del 90%.

Sfide

  • Distribuire applicazioni SCADA su una piattaforma resiliente e tollerante agli errori
  • Fornire una strumentazione automatizzata affidabile per decine di siti e strutture in tutto il sistema DC Water
  • Creare dati in tempo reale per l'analisi e il reporting esecutivo/regolamentare

Soluzione

  • Piattaforma di sistema AVEVA, InTouch® e Historian
  • Rockwell PLC
  • Schneider Electric PLC
  • Stratus Edge Computing Piattaforma

Vantaggi

  • Assolutamente 0 tempi morti non pianificati dall'installazione nel 2015
  • Il tempo totale di failover della soluzione è stato ridotto del 90% da 20 minuti a 2 minuti, con conseguente miglioramento dell'affidabilità del servizio
  • Rapido accesso a dati tempestivi per l'analisi KPI e il reporting normativo

È il doppio servizio vitale su cui praticamente tutti i residenti di qualsiasi comune fanno affidamento ogni giorno - ma che si spera passi inosservato: il consumo di acqua potabile e lo smaltimento delle acque reflue. I servizi idrici sono il fondamento di qualsiasi città o paese, ma per la District of Columbia Water and Sewer Authority (DC Water), la sfida è amplificata dal fatto che serve alcuni degli edifici più importanti della nazione, tra cui la Casa Bianca, il Campidoglio, i musei nazionali e altri edifici federali vitali.

La portata e la scala della missione hanno portato a una massiccia infrastruttura che pompa più di 99 milioni di galloni di acqua a 681.000 residenti attraverso una rete di 1.350 miglia di tubi, quattro stazioni di pompaggio, cinque serbatoi, tre cisterne, 43.000 valvole e 9.500 idranti.

Con un'area di servizio totale di circa 725 miglia quadrate, DC Water tratta anche le acque reflue per 1,6 milioni di persone nel Distretto e nelle vicine contee di Montgomery e Prince George's nel Maryland e nelle contee di Fairfax e Loudon in Virginia. Il fulcro di questi sforzi è il Blue Plains Advanced Wastewater Treatment Plant di 150 acri, il più grande impianto del suo genere al mondo. Tratta una media di quasi 290 milioni di galloni al giorno - con una capacità di picco di quasi 1 miliardo di galloni al giorno. Grazie a un sofisticato sistema SCADA che opera su Stratus Edge Computing Platform, l'agenzia può raggiungere gli obiettivi di disponibilità che il suo grande sistema idrico richiede. Per rendere tutto questo possibile, InSource Solutions, una società di trasformazione digitale e partner di distribuzione di Stratus , ha facilitato la nuova soluzione di DC Water.

"Naturalmente, abbiamo anche il management superiore che guarda i KPI, e i regolatori come l'EPA vogliono vedere i nostri dati, quindi è fondamentale avere dati affidabili e validi che siano completi e tempestivi. Tutto questo viene da Historian e dal nostro software SCADA che risiede sulla nostra Stratus Edge Computing piattaforma".
Karen Green
SCADA Manager
DC Water

L'importanza critica di SCADA per DC Water

Gestendo una delle più grandi aziende idriche del paese, non sorprende che un forte sistema di supervisione, controllo e acquisizione dati (SCADA) sia un requisito non negoziabile per DC Water. L'agenzia si affida alla piattaforma di sistema AVEVA per l'automazione sicura e in tempo reale, le operazioni e il controllo delle sue stazioni di pompaggio dell'acqua, degli impianti di stoccaggio (serbatoi e vasche), delle stazioni di pompaggio delle acque reflue, delle stazioni di pompaggio delle acque piovane e dei fabbri sul fiume Potomac.

L'implementazione AVEVA comprende database chiamati Galaxy Repository, due istanze ridondanti di AVEVA Historian, due server di oggetti applicativi e due server di terminali che eseguono AVEVA InTouch® HMI per la visualizzazione. DC Water gestisce queste applicazioni in tre sale di controllo.

Un'architettura resiliente Edge Computing Architettura

Non sorprende che, con così tanto in gioco, DC Water abbia progettato una sofisticata Edge Computing un'infrastruttura sofisticata per ridurre al minimo o eliminare qualsiasi tempo di inattività. "L'unica cosa che non possiamo assolutamente tollerare è un guasto in uno qualsiasi dei nostri server", ha detto Karen Green, manager SCADA per DC Water. "Se avessimo implementato server normali e avessimo avuto un qualsiasi tipo di guasto, avremmo avuto a che fare con tempi morti - pompe e valvole non funzionanti, l'acqua non avrebbe raggiunto i nostri clienti. Questo è ovviamente inaccettabile".

Se un server si guasta, l'altro subentra e non ci sono tempi morti". Non è sempre stato così. Nelle iterazioni precedenti, il sistema poteva impiegare 20 minuti per il failover. Ora, con una configurazione diversa, il nostro failover è trascurabile"
Karen Green
SCADA Manager
DC Water

Ogni sito di DC Water - dagli impianti di stoccaggio e dai serbatoi alle stazioni di pompaggio e agli impianti di depurazione - ha più controllori logici programmabili (PLC) sia di Rockwell che di Schneider Electric che alimentano i dati a un server centrale attraverso una rete di controllo che funziona su fibra ottica privata. Per costruire alti livelli di ridondanza del sistema nella sua architettura informatica, DC Water opera una rete di gestione separata guidata da due piattaforme fisicamente separate Stratus Edge Computing Piattaforme. Ottimizzato per architetture distribuite edge-in, Stratus Edge Computing Le piattaforme offrono le prestazioni necessarie per supportare applicazioni avanzate ad alta intensità di dati e processori, fornendo al contempo la tolleranza agli errori, la sicurezza, l'analisi e la gestibilità che DC Water richiede.

"Le nostre istanze di AVEVA Historian servono a raccogliere dati", ha spiegato Green. "Spingiamo i dati dal nostro Historian Tier 1 a un Historian Tier 2 dove gli utenti di tutta l'autorità possono accedere a vari dati tra cui lo stato delle pompe, la pressione dell'acqua, gli analizzatori dell'acqua e le informazioni sull'alimentazione. Li abbiamo configurati come server store-and-forward, in modo che se c'è un'interruzione, i dati saranno reintegrati quando la connessione viene ripristinata".

L'unica cosa che non possiamo assolutamente tollerare è un guasto in uno qualsiasi dei nostri server. Se avessimo implementato dei server normali e avessimo avuto un qualsiasi tipo di guasto, avremmo avuto a che fare con tempi morti - pompe e valvole non funzionanti, l'acqua non avrebbe raggiunto i nostri clienti. Questo è ovviamente inaccettabile".
Karen Green
SCADA Manager
DC Water

Dati completi, affidabili e validi

Naturalmente, gli utenti in prima linea sono le dozzine di persone che operano le apparecchiature in siti remoti utilizzando AVEVA InTouch® HMI. Gli analisti SCADA come Green configurano i vari nodi SCADA e analizzano i dati per ottimizzare le prestazioni. "Anche i nostri analisti e i team meccanici e di manutenzione usano quei dati", ha detto Green. "Il team di manutenzione, per esempio, usa i dati storici e gli allarmi per la risoluzione dei problemi e per prevenire le recidive. Noi configuriamo i rapporti e questi vengono automaticamente inviati via e-mail agli ingegneri e ai manager".

I membri del team della qualità dell'acqua possono monitorare le loro attrezzature e ricevere allarmi e notifiche sui loro telefoni se si verificano variazioni o guasti - una considerazione importante per chi gestisce i sistemi idrici e delle acque reflue. "Naturalmente, abbiamo anche il management superiore che guarda i KPI, e i regolatori come l'EPA vogliono vedere i nostri dati", ha detto, "quindi è fondamentale avere dati affidabili e validi che siano completi e tempestivi. Tutto questo viene da Historian e dal nostro software SCADA che risiede sulla nostra Stratus Edge Computing piattaforma".

Il potere di Stratus per Edge Computing e supporto

DC Water gestisce una Stratus Edge Computing Piattaforma, supportata da un'altra (fisicamente distante) Stratus Edge Computing Piattaforma, creando due strati di ridondanza doppia. Questa configurazione dà all'operazione tentacolare di DC Water livelli eccezionali di affidabilità.

"Con Stratus, abbiamo tolleranza di errore e ridondanza", ha detto Green. "Se un server si guasta a causa di un'interruzione di corrente o di comunicazioni, l'altro subentra da un'altra posizione e non ci sono tempi morti". Non è sempre stato così. Nelle iterazioni precedenti, l'intero sistema - AVEVA System Platform, InTouch® e Historian - poteva impiegare 20 minuti per il failover. Ora, con una configurazione diversa, il nostro failover software/rete è trascurabile.

"Abbiamo scoperto che la virtualizzazione è molto utile alla nostra agenzia. Per esempio, se abbiamo bisogno di eseguire lavori di manutenzione, aggiornamenti o riparazioni, possiamo facilmente spostare una macchina virtuale su un altro server senza alcuna interruzione. Infatti, l'altro giorno, abbiamo avuto un problema con un software PLC. Lo abbiamo semplicemente caricato sulla Stratus Edge Computing Piattaforma e questo ci ha reso le cose molto facili. Con la virtualizzazione, non dobbiamo mantenere una scatola individuale per ogni server. Abbiamo solo, fondamentalmente, una grande scatola che può eseguire molte macchine virtuali. Abbiamo un livello di ridondanza perché Stratus Edge Computing Le piattaforme hanno doppi processori che lavorano in parallelo. Possiamo anche fare il backup, duplicare e ripristinare le VM ogni volta che ne abbiamo bisogno".

Green ha anche sottolineato l'importanza e il valore del sostegno che ha ricevuto da Stratus. "È importante - molto importante", ha detto. "Nella nostra linea di lavoro, abbiamo bisogno di un supporto reattivo, e gli ingegneri di Stratussono al nostro fianco per ogni problema. Anche se si tratta di un problema non urgente, mi chiamano per seguire fino a quando il problema è risolto. Sono molto reattivi e diligenti - ed è proprio quello che vogliamo".

Nel nostro lavoro, abbiamo bisogno di un supporto reattivo, e gli ingegneri di Stratussono al nostro fianco per ogni problema. Anche se si tratta di un problema non urgente, mi chiamano per seguire fino a quando il problema è risolto.

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