上海竹園污水處理廠(chǎng)日處理量為220萬(wàn)立方米/日，占上海日處理量的30%。是上海第一個(gè)提升改造的污水處理廠(chǎng)，2018年10月，歷時(shí)一年建設的竹園污水處理廠(chǎng)率先完成提標改造工程投入試運營(yíng)。污水處理多一道“凈化”工序，水質(zhì)達到國家最高的一級A標準。

項目采用邊運營(yíng)邊建設模式，改造工期中每組生物池之間做到“無(wú)縫銜接”。該項目的設計采用力控FORCECON產(chǎn)品家族中的eForcecon和pSpace產(chǎn)品來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)監控與管理。

一、概述

上海竹園污水處理廠(chǎng)調度系統包括了對廠(chǎng)區內部整個(gè)污水處理工藝流程的監測和控制，包括粗柵格、污水提升泵房、進(jìn)出水泵房、細柵格、生物反應池、沉淀池、回流及污泥泵房、進(jìn)出水流量計量井、總變配電室等。通過(guò)對數據的存儲和分析，結合各類(lèi)自動(dòng)化和信息化技術(shù)，建立和實(shí)現污水廠(chǎng)自動(dòng)化和信息化管理的安全經(jīng)濟運行系統。

調度系統實(shí)現以下功能：

自動(dòng)化控制系統實(shí)現，減輕勞動(dòng)強度，改善生產(chǎn)運營(yíng)及操作環(huán)境；

保證工藝處理生產(chǎn)過(guò)程可靠運行；

實(shí)現現代污水處理企業(yè)的信息化管理，以利于達到節能降耗、經(jīng)濟運行的目的。

二、系統組成

污水處理廠(chǎng)調度系統分為3層結構：信息層，控制層，設備層。

信息層：由監控中心的工程師站、歷史數據服務(wù)器，通訊服務(wù)器，Web服務(wù)器，千兆以太網(wǎng)交換及大屏幕顯示屏等監控操作設備及局域網(wǎng)組成。

控制層：由分散在各主要構筑物內的現場(chǎng)PLC主站，子站及運行數據采集服務(wù)器，工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機及全廠(chǎng)環(huán)形快速光纖以太網(wǎng)、控制子網(wǎng)等組成。

設備層：由現場(chǎng)運行設備、檢測儀表、高低壓電氣柜上智能單元、專(zhuān)用工藝設備附帶的智能控制器以及現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )等組成。

力控科技在本項目中主要以用力控ForceCon產(chǎn)品家族系列產(chǎn)品完成軟件部分，主要包括工業(yè)SCADA監控軟件eForceCon、企業(yè)級實(shí)時(shí)歷史數據庫軟件pSpace、報表分析軟件Finforworx、關(guān)系型數據庫軟件、環(huán)保分析軟件。

工業(yè)SCADA監控軟件主要實(shí)現為數據收集與處理、數據管理、事件處理、報警、運行調度、信息共享。

實(shí)時(shí)數據庫主要功能是提供統一而完整的實(shí)時(shí)數據存儲功能，具有強大的功能、穩定的性能以及良好的開(kāi)放性，為各類(lèi)系統提供底層的實(shí)時(shí)數據。

關(guān)系型數據庫主要功能是為SCADA系統的數據、運行操作日志、報警記錄等歷史數據存儲查詢(xún)分析和提供各類(lèi)文字圖形報表的數據依據。

報表分析軟件主要是為調度人員生成及管理運營(yíng)日報的軟件工具，結合生產(chǎn)過(guò)程歷史數據統計環(huán)保、進(jìn)出水流量、泵運行工況等關(guān)鍵指標數據。

三、系統功能

1.數據采集

通過(guò)光纖總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )構建SCADA系統與分控PLC網(wǎng)絡(luò )通訊，實(shí)現實(shí)時(shí)數據通訊；

實(shí)時(shí)采集各個(gè)現場(chǎng)地各類(lèi)數據和信號，包括總工藝流程圖，分段工藝流程圖，工藝參數，電氣參數，電氣設備運行狀態(tài)等；

操作站以人機HMI對話(huà)方式指導操作，可用鍵盤(pán)或鼠標器設定工藝參數、控制電氣設備。

2.數據處理

實(shí)現對來(lái)自各現地控制單元的實(shí)時(shí)數據和相關(guān)設備狀態(tài)信息進(jìn)行數據質(zhì)量校驗；

實(shí)現對系統中存儲的相關(guān)設備數據能夠按照時(shí)間、時(shí)段、報警等各種方式進(jìn)行查詢(xún)；

實(shí)現對現地控制單元上送數據進(jìn)行實(shí)時(shí)性、可靠性等驗證，保證數據的正確性；

根據采集的實(shí)時(shí)數據生成相應的生產(chǎn)報表、形成歷史數據記錄、趨勢曲線(xiàn)記錄等。

3.控制和監視

實(shí)現全廠(chǎng)各個(gè)現地控制單元的實(shí)時(shí)監視；

通過(guò)操作站實(shí)時(shí)顯示各現地控制單元的狀態(tài)信息和實(shí)時(shí)控制。

4.狀態(tài)監測

實(shí)現對控制系統的網(wǎng)絡(luò )檢測；

實(shí)現系統的故障檢測和診斷功能，如總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )中途斷線(xiàn)、設備失電等常見(jiàn)故障；

通過(guò)可視化頁(yè)面顯示各工藝設備通訊及網(wǎng)絡(luò )狀態(tài)。

5.畫(huà)面顯示

根據系統采集的各分控站控制單元設備的實(shí)時(shí)數據和狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)刷新系統的相關(guān)畫(huà)面；

實(shí)時(shí)顯示系統的總工藝流程圖，分段工藝流程圖，供電系統圖，工藝參數，電氣參數，電氣設備運行狀態(tài)等；

系統畫(huà)面中設置導航畫(huà)面，通過(guò)導航畫(huà)面可方便實(shí)現畫(huà)面的快速切換；

在每個(gè)畫(huà)面設置畫(huà)面幫助，可為操作員提供快速操作幫助。

6.事故、故障報警

實(shí)現系統中各分控控制單元所有設備的事故、故障等的報警、記錄以及相應的報警畫(huà)面彈出顯示、語(yǔ)音報警等功能，并且能夠按照報警發(fā)生的時(shí)間、次序、設備名稱(chēng)、事故和故障名稱(chēng)等等進(jìn)行查詢(xún)等。

7.環(huán)保監督

實(shí)現監控進(jìn)出污水處理廠(chǎng)的水量和水質(zhì)主要指標、鼓風(fēng)機電流、鼓風(fēng)量、曝氣設備的運行狀況、曝氣池的溶解氧濃度、污泥濃度、濾池堵塞率等數據；

能隨機調閱核查期內上述運行指標數據及趨勢曲線(xiàn)，相關(guān)數據至少保存三年以上，作為核算主要污染物減排量的重要依據；

對于自控系統中無(wú)法獲取的數據（化驗數據），提供手工錄入的途徑；

趨勢異常分析，結合日常運行經(jīng)驗預置成因、利于快速分析和診斷；

從企業(yè)實(shí)時(shí)歷史數據庫中獲取數據,為工藝參數計算、綜合報表處理等提供統一接口訪(fǎng)問(wèn)；

報表參數配置、綜合計算和報表快速生成，報表模板直接采用EXCEL格式的文件方便用戶(hù)進(jìn)行配置和自定義。

8.保護功能

系統具有多種安全設備、操作員操作權限設置、操作命令確認、操作口令確認、設備聯(lián)鎖等功能，可實(shí)現系統的安全、可靠、正常運行；

系統設置有操作員操作權限等級設置，可根據操作要求，進(jìn)行相應權限的登錄操作；

操作員在操作過(guò)程中設置有操作口令和操作命令確認，有效地避免了設備的誤動(dòng)。

四、項目總結

污水處理廠(chǎng)調度系統是一項復雜的系統工程，本文所介紹的應用案例滿(mǎn)足了污水處理廠(chǎng)中控調度運營(yíng)管理的需求，以力控ForceCon產(chǎn)品家族應用為核心，實(shí)現調度的系統化、信息化、數字化和網(wǎng)絡(luò )化。提升廠(chǎng)區生成管控及過(guò)程監視的能力，使廠(chǎng)區生產(chǎn)過(guò)程的透明化，高效化，為最終實(shí)現智能化建設打下基礎，是城市污水處理廠(chǎng)系統應用的典型案例。