都江古堰的兩大支流——柏條河、徐堰河流經(jīng)這片平原，宛如兩條婀娜多姿的彩帶翩翩起舞，給這 片神奇的土地注入盎然生機……此處是位于四川成都市近郊的郫都區三道堰鎮。

為了更大力度地改善周?chē)w環(huán)境，保護當地流域水質(zhì)和生態(tài)平衡，三道堰第二污水處理廠(chǎng)于 2019年開(kāi)始在這里啟動(dòng)建設。成都西匯水環(huán)境有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)：西匯）計劃在這一設計處理規模為 2.5萬(wàn)m3 /d的工廠(chǎng)中采用先進(jìn)的污水處理工藝，讓數字化力量融入從設計到運維的全部過(guò)程，建設一個(gè)新時(shí)代的智慧水務(wù)樣板。

同樣在這一年，全球領(lǐng)先的自動(dòng)化與數字化技術(shù)提供商西門(mén)子，恰好推出了過(guò)程行業(yè)首個(gè)完全基于 Web、面向未來(lái)的控制系統——SIMATIC PCS neo， 開(kāi)始打造過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域的新標桿。

于是，全球首個(gè)PCS neo實(shí)際應用項目便在這二者時(shí)間交匯之際應運而生，一個(gè)面向未來(lái)的過(guò)程控制平臺開(kāi)始在此處勾勒出碧水藍天的美好畫(huà)卷。

污水處理，挑戰紛至

在西匯的數字化轉型專(zhuān)家蔣宇亮看來(lái)，作為一家污水處理廠(chǎng)，毫無(wú)疑問(wèn)這里首先要滿(mǎn)足污水處理的排放標準和各項要求。近年來(lái)，隨著(zhù)“水十條”要求的提高，國家對污水處理廠(chǎng)的排放標準也愈發(fā)嚴格。 目前，大部分污水處理廠(chǎng)的排放標準都從國標一級B提高到了國標一級A，甚至更高的地表水IV類(lèi)標準。 這意味著(zhù)污水處理廠(chǎng)需要改進(jìn)傳統工藝、采用先進(jìn)技術(shù)，諸如預處理技術(shù)、生物除磷脫氮技術(shù)、深度處理技術(shù)、出水穩定處理技術(shù)等。因此，整個(gè)工廠(chǎng)控制系統需要更高的精度、平穩性和響應及時(shí)性，還要實(shí)現實(shí)時(shí)的數字化監控以滿(mǎn)足COD（化學(xué)需氧量）、 BOD（生物需氧量）等各個(gè)水質(zhì)監測指標。

其次，隨著(zhù)城鎮化和經(jīng)濟規模的發(fā)展，污水處理廠(chǎng)的實(shí)際處理水量越來(lái)越大，與設計處理能力相比常常需要滿(mǎn)負荷甚至超負荷運行，對工廠(chǎng)控制系統的長(cháng)期平穩運行是一項挑戰。

另外一項主要的挑戰則來(lái)自于運行成本的壓力?！斑@個(gè)也是公司對數字化項目的硬性考核?！?蔣宇亮說(shuō)道，“基于數字化的新一代過(guò)程控制平臺，不但可以節省整個(gè)工程、運行和維護的成本， 優(yōu)化和改善運行指標，同時(shí)還可以通過(guò)數字化平臺與信息系統之間安全的數據交互，驅動(dòng)上層應用實(shí)現數字化價(jià)值?！?/p>

可以說(shuō)，對于建設三道堰這樣的智慧水處理工廠(chǎng)，數字化轉型是幫助其滿(mǎn)足合規要求、保障高負荷穩定運行、優(yōu)化工廠(chǎng)成本、提高運行效率的必然選擇。

面向數字化未來(lái)

與大多數同行一樣，西匯專(zhuān)注于自控系統的工程師團隊資源是相對有限的，而三道堰項目從啟動(dòng)到投產(chǎn)大概只有1年左右的時(shí)間，前期的設計、組態(tài)、 仿真和調試工作非常緊張?；赪eb的編程組態(tài)是西門(mén)子SIMATIC PCS neo的一個(gè)飛躍式創(chuàng )新。通過(guò)集中的、面向對象的數據管理，平臺可以確保所有參與者始終訪(fǎng)問(wèn)并獲得一致的數據信息，支持三道堰工程團隊基于Web的跨區域合作，實(shí)現多人并行工作，從而提高編程效率，加快工程進(jìn)度。

在編程組態(tài)期間，西門(mén)子位于北京、長(cháng)沙、上海多地的工程師們基于統一的SIMATIC PCS neo平臺，共同參與到前期的編程和中間的調試工作中，在任意終端以Web網(wǎng)頁(yè)訪(fǎng)問(wèn)的形式進(jìn)行用戶(hù)校驗并進(jìn)入平臺直接進(jìn)行操作，使用統一的數據庫。此外，基于PCS neo解耦項目數據的特性，工程師們可以在保持所有項目數據一致性的同時(shí)發(fā)布自己的工作成果， 并共享給其他人。

通過(guò)這種創(chuàng )新的方式，包含1000多個(gè)點(diǎn)的三道堰項目?jì)H用不到一周時(shí)間便基本完成了此項工作，至少節省了30%的時(shí)間成本。

“對于數字化轉型的期待，我們希望借助西門(mén)子的新一代DCS系統和MindSphere，為水處理廠(chǎng)打造控件式集中監控體系，通過(guò)自動(dòng)化優(yōu)化管控實(shí)現無(wú)人/少人值守；同時(shí)對多源數據和實(shí)時(shí)數據進(jìn)行組合分析，實(shí)現工藝模擬及控制優(yōu)化以滿(mǎn)足水質(zhì)要求， 并基于數據實(shí)現風(fēng)機、泵等關(guān)鍵設備的智能狀態(tài)管理?！笔Y宇亮表示。

為此，SIMATIC PCS neo與西門(mén)子 MindSphere工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)即服務(wù)解決方案的安全無(wú)縫對接，成為這一數字化轉型標桿項目的核心價(jià)值。

傳統的DCS通訊方式，往往需要單獨的OPC服務(wù)器對DCS數據服務(wù)器進(jìn)行封裝之后，再提供給更高層級的系統，通過(guò)這種中轉的方式在一定程度上保證數據面向上層IT環(huán)境時(shí)的安全性。然而，這一傳統方式已經(jīng)難以滿(mǎn)足對數據實(shí)時(shí)性和安全性日益提升的要求。

SIMATIC PCS neo與MindSphere是如何發(fā)揮作用的呢？首先，基于web架構的SIMATIC PCS neo平臺，面向IT系統天然具有良好的開(kāi)放性，與 MindSphere之間取送數據都十分便捷高效。其次， 為了確保實(shí)時(shí)性，其監控服務(wù)器可同時(shí)作為OPC UA 的客戶(hù)端與服務(wù)器，功能上實(shí)現了集成。此外，作為更開(kāi)放的系統，SIMATIC PCS neo在安全方面遵循“縱深防御”理念，同時(shí)還融入了Web安全的各種策略（例如引入SSL網(wǎng)絡(luò )傳輸加密技術(shù)、數字證書(shū)驗證技術(shù)等），其軟件開(kāi)發(fā)生命周期遵循安全編碼原則，完全符合IACS安全標準，并已經(jīng)獲得了基于 IEC 62443-3-3 標準的TüV證書(shū)。

在這樣的基礎上，無(wú)論是組態(tài)編程數據、儀表數據或者設備狀態(tài)數據，都可以集中且清晰地展示于監控平臺畫(huà)面上，真正實(shí)現項目的無(wú)人值守與遠程操控，方便操作員對設備運維進(jìn)行數字化管理并及時(shí)處理設備故障，從而降低水廠(chǎng)控制中心的運營(yíng)成本。

作為SIMATIC PCS neo全球首個(gè)落地應用的項目，西門(mén)子也為該項目提供了一系列有力支持，包括專(zhuān)屬的西門(mén)子專(zhuān)家咨詢(xún)服務(wù)、深度的技術(shù)資料提供、 持續的軟件升級服務(wù)包，乃至西門(mén)子全球化的項目工程師團隊等。

2020年中旬，SIMATIC PCS neo已在三道堰污水處理廠(chǎng)投運，運行良好。對此，西匯董事長(cháng)李健表示：“該項目是我們開(kāi)啟智慧水務(wù)轉型的關(guān)鍵之舉， 以此打造中國數字化水廠(chǎng)的標桿項目。我們專(zhuān)注水務(wù)七十年，希望能攜手西門(mén)子一起直面當下挑戰，把握未來(lái)加速增長(cháng)與可持續發(fā)展的機遇，建設更加穩定可靠的城市基礎設施?！?/p>

摘自《自動(dòng)化博覽》2021年10月刊