Automatisation de l'usine de traitement de l'eau en Indonésie | SENTRADO
Une étude de cas détaillée sur la solution d'automatisation industrielle de SENTRADO, offrant des résultats mesurables pour les opérations de traitement de l'eau en Indonésie.
Contexte et objectifs du projet
Un service régional des eaux en Indonésie a mandaté SENTRADO pour moderniser les systèmes d'automatisation de sa principale usine de traitement de l'eau, qui fournit de l'eau potable à plus de 500 000 habitants dans plusieurs municipalités. L'infrastructure vieillissante, installée à l'origine au début des années 2000, reposait sur une surveillance manuelle et des boucles de commande locales nécessitant une attention constante des opérateurs sur site et ne pouvant pas réagir rapidement aux changements de qualité de l'eau brute ou aux variations de la demande.
Le processus de traitement comprend la prise d'eau brute, la préchloration, la coagulation et la floculation, la sédimentation, la filtration rapide sur sable, l'adsorption sur charbon actif, la correction du pH, la désinfection et le pompage de surpression vers le réseau de distribution. Le défi de SENTRADO était d'automatiser toutes ces étapes tout en garantissant un approvisionnement en eau ininterrompu tout au long de la période de modernisation — une exigence qui impactait la santé publique et la sécurité incendie pour l'ensemble de la zone desservie.
Le projet devait également fournir des capacités de télésurveillance afin que la direction du service des eaux puisse superviser les opérations de l'usine depuis son bureau central, réduisant ainsi la nécessité d'une présence sur site 24h/24 à l'installation de traitement, tout en maintenant des normes rigoureuses de qualité de l'eau.
Problèmes que nous avons dû résoudre
1. Infrastructure manuelle vieillissante
L'usine d'origine utilisait des indicateurs analogiques sur panneau, des vannes à commande manuelle et des régulateurs locaux à simple boucle. Les opérateurs faisaient physiquement le tour de l'usine toutes les deux heures pour lire les instruments et ajuster les paramètres, ce qui entraînait des retards dans la réponse aux fluctuations de la qualité de l'eau et des performances de traitement incohérentes.
2. Mandat d'approvisionnement continu
Le traitement de l'eau est une opération 24h/24 et 7j/7 qui ne peut être interrompue. La modernisation a dû être réalisée tout en maintenant la production d'eau traitée à la capacité de conception, sans aucune dégradation de la qualité de l'eau pendant la période de transition.
3. Qualité variable de l'eau brute
L'eau de surface de la rivière source subit des variations saisonnières importantes de turbidité, de pH et de teneur en matières organiques, en particulier pendant la saison de la mousson. Le système manuel d'injection de produits chimiques existant ne pouvait pas réagir assez rapidement, produisant occasionnellement de l'eau qui satisfaisait à peine aux normes réglementaires.
4. Coûts énergétiques élevés
Les pompes de surpression fonctionnaient à vitesse fixe avec une commande par vanne de régulation, gaspillant une quantité importante d'énergie pendant les périodes de faible demande. L'exploitant souhaitait une commande par VFD pour adapter le débit des pompes à la demande réelle du réseau de distribution.
5. Lacune en matière de supervision à distance
Sans SCADA, la direction de l'exploitant n'avait aucune visibilité en temps réel sur l'état de l'usine. Les décisions opérationnelles étaient basées sur des rapports papier quotidiens, ce qui retardait la réponse aux conditions anormales et rendait l'optimisation des performances difficile.
Notre approche et architecture du système
SENTRADO a mis en œuvre un système moderne SCADA basé sur PLC, centré sur un automate programmable Siemens S7-1500 avec ET 200SP stations I/O réparties dans toute l'usine. Le réseau de commande utilise PROFINET avec des commutateurs gérés, et tous les instruments de terrain ont été remplacés par des transmetteurs intelligents avec communication HART pour le diagnostic et l'étalonnage à distance. Le système automatise l'injection de produits chimiques en fonction du retour d'information d'un détecteur de courant d'écoulement (SCD) pour le dosage du coagulant, d'analyseurs de chlore résiduel pour le contrôle de la désinfection, et d'analyseurs de pH pour le dosage d'acide et de soude.
Des tableaux de départ moteur VFD ont été installés sur les six pompes de surpression et les quatre pompes de contre-lavage, permettant un fonctionnement à vitesse variable commandé par l'PLC en fonction des points de consigne de pression du réseau de distribution et du niveau du bassin d'eau claire. Cela élimine le gaspillage d'énergie dû à la commande par vanne de régulation et fournit un démarrage progressif qui réduit les contraintes mécaniques sur les pompes et la tuyauterie. L'algorithme d'optimisation des pompes fait alterner les rôles de pompe de tête et de pompe de secours pour équilibrer l'usure, et met automatiquement les pompes en cascade en fonction de la demande.
Le système WinCC SCADA fournit une vue d'ensemble graphique complète du processus de traitement avec des tendances en temps réel, une gestion des alarmes et des rapports réglementaires automatisés. Un portail d'accès à distance sécurisé basé sur le Web permet au personnel autorisé de visualiser l'état de l'usine, d'acquitter les alarmes et d'ajuster les points de consigne depuis n'importe quel endroit à l'aide de l'authentification à deux facteurs. Le système comprend une séquence automatisée de lavage à contre-courant des filtres basée sur la perte de charge et la percée de turbidité, optimisant ainsi la consommation d'eau de lavage tout en maintenant les performances des filtres.
Points forts de l'architecture du système
- Contrôleur Siemens S7-1500 avec ET 200SP I/O distribués
- Dosage chimique automatisé avec SCD et rétroaction sur le chlore résiduel
- Commande VFD sur les 10 pompes avec régulation de vitesse basée sur la pression
- Transmetteurs HART intelligents pour le diagnostic et l'étalonnage à distance
- WinCC SCADA avec accès à distance basé sur le Web et sécurité 2FA
- Séquençage automatisé du lavage à contre-courant des filtres basé sur la perte de charge/turbidité
- Réseau de commande PROFINET avec commutateurs administrables
- Génération de rapports automatisée pour la conformité réglementaire
Paramètres et configuration du système
| Système de commande | Siemens SIMATIC S7-1500 |
| Contrôleur | 1 × CPU 1515-2 PN |
| Total des points I/O | 680+ (AI: 120, AO: 40, DI: 380, DO: 140) |
| Protocole de communication | PROFINET / HART / Modbus TCP |
| HMI / SCADA | WinCC RT Advanced — 2 OS + client Web |
| Armoires de commande | 4 × IP54 avec refroidissement |
| Panneaux VFD | 10 × ABB ACS580 (7,5 kW – 132 kW) |
| Commande des pompes | 6 haute pression + 4 lavage à contre-courant avec VFD |
| Plage de puissance | 400 V triphasé, 50 Hz |
| Accès à distance | Portail web sécurisé avec 2FA |
| Dosage chimique | Contrôle automatisé du coagulant, du chlore et du pH |
| Disponibilité du système | 99.5% |
Composants clés et matériel
Siemens CPU 1515-2 PN
6ES7515-2AM01-0AB0
Contrôleur principal de l'usine
ET 200SP I/O
6ES7155-6AU01-0BN0
Stations I/O décentralisées
WinCC RT Advanced
6AV2104-0DA06-0AA0
SCADA avec Web Navigator
ABB ACS580 VFD
3ABD00036842-D
Variateur de fréquence pour pompes
SITRANS LUT400
7ML5050-0AA22-1DA0
Niveau à ultrasons pour bassin d'eau claire
SITRANS P220
7MF0300-1TE01-5AF2
Transmetteur de pression pour le contrôle des pompes
SCALANCE XC216
6GK5216-0BA00-2AC2
Commutateur PROFINET administrable
Analyseur HACH CL17
8572100
Analyseur de chlore résiduel en ligne
Phases du projet
Conception détaillée
4 semainesListe I/O, philosophie de commande, conception du réseau
Fabrication des armoires
4 semaines4 armoires de commande + 10 armoires VFD fabriquées et testées
Développement logiciel
6 semainesPLC, SCADA, algorithmes de dosage, rapports
FAT
1 semaineSimulation complète avec les ingénieurs des services publics
Installation par phases
6 semainesInstallation parallèlement à l'ancien système, zone par zone
Mise en service
4 semainesEssais en eau, réglage des boucles, optimisation VFD
Formation et transfert
2 semainesFormation des opérateurs, documentation, SAT
Résultats mesurables
Données de performance vérifiées après la mise en service et l'exploitation continue du système.
Fonctionnement automatisé continu
Surveillance à distance réduisant les effectifs sur site
Optimisation du contrôle des pompes VFD
Précision du dosage automatisé
Avant vs Après : Comparaison quantifiée
| Indicateur | Avant | Après | Variation |
|---|---|---|---|
| Disponibilité du système | ~95% (intervention manuelle) | 99.5% automatisé | +4.5 pts |
| Opérateurs sur site | Équipe complète par quart (8+) | Réduction de 50% grâce à la télésurveillance | −50% |
| Consommation d'énergie | Référence (pompes à vitesse fixe) | 25% d'économies grâce au contrôle VFD | −25% |
| Dosage des produits chimiques | Manuel, imprécis | 30% de produits chimiques en moins grâce au dosage automatique | −30% |
| Réponse aux alarmes | 30+ minutes | Alertes à distance instantanées | Temps réel |
Données basées sur les rapports de mise en service du projet et les mesures opérationnelles continues. Nom du client disponible sous accord de confidentialité.
Impact sur les résultats
Le système d'automatisation livré a dépassé tous les objectifs de performance spécifiés dans le contrat, réalisant un débit plus élevé, une consommation d'énergie réduite et une qualité de produit améliorée par rapport aux opérations de référence. Le client a signalé un retour sur investissement complet dans le délai de récupération prévu et a depuis engagé SENTRADO pour des phases supplémentaires d'expansion de l'usine.
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