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上海竹園污水處理廠日處理量為220萬立方米/日，占上海日處理量的30%。是上海第一個提升改造的污水處理廠，2018年10月，歷時一年建設的竹園污水處理廠率先完成提標改造工程投入試運營。污水處理多一道“凈化”工序，水質達到國家最高的一級A標準。

項目采用邊運營邊建設模式，改造工期中每組生物池之間做到“無縫銜接”。該項目的設計采用力控FORCECON產品家族中的eForcecon和pSpace產品來進行生產監控與管理。

一、概述

上海竹園污水處理廠調度系統包括了對廠區內部整個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、進出水泵房、細柵格、生物反應池、沉淀池、回流及污泥泵房、進出水流量計量井、總變配電室等。通過對數據的存儲和分析，結合各類自動化和信息化技術，建立和實現污水廠自動化和信息化管理的安全經濟運行系統。

調度系統實現以下功能：

自動化控制系統實現，減輕勞動強度，改善生產運營及操作環境；

保證工藝處理生產過程可靠運行；

實現現代污水處理企業的信息化管理，以利于達到節能降耗、經濟運行的目的。

二、系統組成

污水處理廠調度系統分為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、歷史數據服務器，通訊服務器，Web服務器，千兆以太網交換及大屏幕顯示屏等監控操作設備及局域網組成。

控制層：由分散在各主要構筑物內的現場PLC主站，子站及運行數據采集服務器，工業以太環網交換機及全廠環形快速光纖以太網、控制子網等組成。

設備層：由現場運行設備、檢測儀表、高低壓電氣柜上智能單元、專用工藝設備附帶的智能控制器以及現場總線網絡等組成。

力控科技在本項目中主要以用力控ForceCon產品家族系列產品完成軟件部分，主要包括工業SCADA監控軟件eForceCon、企業級實時歷史數據庫軟件pSpace、報表分析軟件Finforworx、關系型數據庫軟件、環保分析軟件。

工業SCADA監控軟件主要實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。

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

關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分析和提供各類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日報的軟件工具，結合生產過程歷史數據統計環保、進出水流量、泵運行工況等關鍵指標數據。

三、系統功能

1.數據采集

通過光纖總線網絡構建SCADA系統與分控PLC網絡通訊，實現實時數據通訊；

實時采集各個現場地各類數據和信號，包括總工藝流程圖，分段工藝流程圖，工藝參數，電氣參數，電氣設備運行狀態等；

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

2.數據處理

實現對來自各現地控制單元的實時數據和相關設備狀態信息進行數據質量校驗；

實現對系統中存儲的相關設備數據能夠按照時間、時段、報警等各種方式進行查詢；

實現對現地控制單元上送數據進行實時性、可靠性等驗證，保證數據的正確性；

根據采集的實時數據生成相應的生產報表、形成歷史數據記錄、趨勢曲線記錄等。

3.控制和監視

實現全廠各個現地控制單元的實時監視；

通過操作站實時顯示各現地控制單元的狀態信息和實時控制。

4.狀態監測

實現對控制系統的網絡檢測；

實現系統的故障檢測和診斷功能，如總線網絡中途斷線、設備失電等常見故障；

通過可視化頁面顯示各工藝設備通訊及網絡狀態。

5.畫面顯示

根據系統采集的各分控站控制單元設備的實時數據和狀態信息，實時刷新系統的相關畫面；

實時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，電氣設備運行狀態等；

系統畫面中設置導航畫面，通過導航畫面可方便實現畫面的快速切換；

在每個畫面設置畫面幫助，可為操作員提供快速操作幫助。

6.事故、故障報警

實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面彈出顯示、語音報警等功能，并且能夠按照報警發生的時間、次序、設備名稱、事故和故障名稱等等進行查詢等。

7.環保監督

實現監控進出污水處理廠的水量和水質主要指標、鼓風機電流、鼓風量、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，相關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，結合日常運行經驗預置成因、利于快速分析和診斷；

從企業實時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問；

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進行配置和自定義。

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、設備聯鎖等功能，可實現系統的安全、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，進行相應權限的登錄操作；

操作員在操作過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。

四、項目總結

污水處理廠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足了污水處理廠中控調度運營管理的需求，以力控ForceCon產品家族應用為核心，實現調度的系統化、信息化、數字化和網絡化。提升廠區生成管控及過程監視的能力，使廠區生產過程的透明化，高效化，為最終實現智能化建設打下基礎，是城市污水處理廠系統應用的典型案例。