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上海竹園污水處理廠日處理量為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，2018年10月，歷時(shí)一年建設(shè)的竹園污水處理廠率先完成提標(biāo)改造工程投入試運(yùn)營(yíng)。污水處理多一道“凈化”工序，水質(zhì)達(dá)到國(guó)家最高的一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

項(xiàng)目采用邊運(yùn)營(yíng)邊建設(shè)模式，改造工期中每組生物池之間做到“無(wú)縫銜接”。該項(xiàng)目的設(shè)計(jì)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(jiān)控與管理。

一、概述

上海竹園污水處理廠調(diào)度系統(tǒng)包括了對(duì)廠區(qū)內(nèi)部整個(gè)污水處理工藝流程的監(jiān)測(cè)和控制，包括粗柵格、污水提升泵房、進(jìn)出水泵房、細(xì)柵格、生物反應(yīng)池、沉淀池、回流及污泥泵房、進(jìn)出水流量計(jì)量井、總變配電室等。通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析，結(jié)合各類(lèi)自動(dòng)化和信息化技術(shù)，建立和實(shí)現(xiàn)污水廠自動(dòng)化和信息化管理的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行系統(tǒng)。

調(diào)度系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)以下功能：

自動(dòng)化控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)及操作環(huán)境；

保證工藝處理生產(chǎn)過(guò)程可靠運(yùn)行；

實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代污水處理企業(yè)的信息化管理，以利于達(dá)到節(jié)能降耗、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

二、系統(tǒng)組成

污水處理廠調(diào)度系統(tǒng)分為3層結(jié)構(gòu)：信息層，控制層，設(shè)備層。

信息層：由監(jiān)控中心的工程師站、歷史數(shù)據(jù)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(jiān)控操作設(shè)備及局域網(wǎng)組成。

控制層：由分散在各主要構(gòu)筑物內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)PLC主站，子站及運(yùn)行數(shù)據(jù)采集服務(wù)器，工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)及全廠環(huán)形快速光纖以太網(wǎng)、控制子網(wǎng)等組成。

設(shè)備層：由現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行設(shè)備、檢測(cè)儀表、高低壓電氣柜上智能單元、專(zhuān)用工藝設(shè)備附帶的智能控制器以及現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)等組成。

力控科技在本項(xiàng)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(jiān)控軟件eForceCon、企業(yè)級(jí)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)軟件pSpace、報(bào)表分析軟件Finforworx、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)軟件、環(huán)保分析軟件。

工業(yè)SCADA監(jiān)控軟件主要實(shí)現(xiàn)為數(shù)據(jù)收集與處理、數(shù)據(jù)管理、事件處理、報(bào)警、運(yùn)行調(diào)度、信息共享。

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)主要功能是提供統(tǒng)一而完整的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能，具有強(qiáng)大的功能、穩(wěn)定的性能以及良好的開(kāi)放性，為各類(lèi)系統(tǒng)提供底層的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)主要功能是為SCADA系統(tǒng)的數(shù)據(jù)、運(yùn)行操作日志、報(bào)警記錄等歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)查詢(xún)分析和提供各類(lèi)文字圖形報(bào)表的數(shù)據(jù)依據(jù)。

報(bào)表分析軟件主要是為調(diào)度人員生成及管理運(yùn)營(yíng)日?qǐng)?bào)的軟件工具，結(jié)合生產(chǎn)過(guò)程歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)環(huán)保、進(jìn)出水流量、泵運(yùn)行工況等關(guān)鍵指標(biāo)數(shù)據(jù)。

三、系統(tǒng)功能

1.數(shù)據(jù)采集

通過(guò)光纖總線網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建SCADA系統(tǒng)與分控PLC網(wǎng)絡(luò)通訊，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通訊；

實(shí)時(shí)采集各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)地各類(lèi)數(shù)據(jù)和信號(hào)，包括總工藝流程圖，分段工藝流程圖，工藝參數(shù)，電氣參數(shù)，電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等；

操作站以人機(jī)HMI對(duì)話方式指導(dǎo)操作，可用鍵盤(pán)或鼠標(biāo)器設(shè)定工藝參數(shù)、控制電氣設(shè)備。

2.數(shù)據(jù)處理

實(shí)現(xiàn)對(duì)來(lái)自各現(xiàn)地控制單元的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和相關(guān)設(shè)備狀態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量校驗(yàn)；

實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)中存儲(chǔ)的相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)能夠按照時(shí)間、時(shí)段、報(bào)警等各種方式進(jìn)行查詢(xún)；

實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)地控制單元上送數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)性、可靠性等驗(yàn)證，保證數(shù)據(jù)的正確性；

根據(jù)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的生產(chǎn)報(bào)表、形成歷史數(shù)據(jù)記錄、趨勢(shì)曲線記錄等。

3.控制和監(jiān)視

實(shí)現(xiàn)全廠各個(gè)現(xiàn)地控制單元的實(shí)時(shí)監(jiān)視；

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

4.狀態(tài)監(jiān)測(cè)

實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)；

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的故障檢測(cè)和診斷功能，如總線網(wǎng)絡(luò)中途斷線、設(shè)備失電等常見(jiàn)故障；

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

5.畫(huà)面顯示

根據(jù)系統(tǒng)采集的各分控站控制單元設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，實(shí)時(shí)刷新系統(tǒng)的相關(guān)畫(huà)面；

實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的總工藝流程圖，分段工藝流程圖，供電系統(tǒng)圖，工藝參數(shù)，電氣參數(shù)，電氣設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等；

系統(tǒng)畫(huà)面中設(shè)置導(dǎo)航畫(huà)面，通過(guò)導(dǎo)航畫(huà)面可方便實(shí)現(xiàn)畫(huà)面的快速切換；

在每個(gè)畫(huà)面設(shè)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(bào)警

實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中各分控控制單元所有設(shè)備的事故、故障等的報(bào)警、記錄以及相應(yīng)的報(bào)警畫(huà)面彈出顯示、語(yǔ)音報(bào)警等功能，并且能夠按照?qǐng)?bào)警發(fā)生的時(shí)間、次序、設(shè)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(jiān)督

實(shí)現(xiàn)監(jiān)控進(jìn)出污水處理廠的水量和水質(zhì)主要指標(biāo)、鼓風(fēng)機(jī)電流、鼓風(fēng)量、曝氣設(shè)備的運(yùn)行狀況、曝氣池的溶解氧濃度、污泥濃度、濾池堵塞率等數(shù)據(jù)；

能隨機(jī)調(diào)閱核查期內(nèi)上述運(yùn)行指標(biāo)數(shù)據(jù)及趨勢(shì)曲線，相關(guān)數(shù)據(jù)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(jù)；

對(duì)于自控系統(tǒng)中無(wú)法獲取的數(shù)據(jù)（化驗(yàn)數(shù)據(jù)），提供手工錄入的途徑；

趨勢(shì)異常分析，結(jié)合日常運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)預(yù)置成因、利于快速分析和診斷；

從企業(yè)實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取數(shù)據(jù),為工藝參數(shù)計(jì)算、綜合報(bào)表處理等提供統(tǒng)一接口訪問(wèn)；

報(bào)表參數(shù)配置、綜合計(jì)算和報(bào)表快速生成，報(bào)表模板直接采用EXCEL格式的文件方便用戶進(jìn)行配置和自定義。

8.保護(hù)功能

系統(tǒng)具有多種安全設(shè)備、操作員操作權(quán)限設(shè)置、操作命令確認(rèn)、操作口令確認(rèn)、設(shè)備聯(lián)鎖等功能，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全、可靠、正常運(yùn)行；

系統(tǒng)設(shè)置有操作員操作權(quán)限等級(jí)設(shè)置，可根據(jù)操作要求，進(jìn)行相應(yīng)權(quán)限的登錄操作；

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

四、項(xiàng)目總結(jié)

污水處理廠調(diào)度系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，本文所介紹的應(yīng)用案例滿足了污水處理廠中控調(diào)度運(yùn)營(yíng)管理的需求，以力控ForceCon產(chǎn)品家族應(yīng)用為核心，實(shí)現(xiàn)調(diào)度的系統(tǒng)化、信息化、數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化。提升廠區(qū)生成管控及過(guò)程監(jiān)視的能力，使廠區(qū)生產(chǎn)過(guò)程的透明化，高效化，為最終實(shí)現(xiàn)智能化建設(shè)打下基礎(chǔ)，是城市污水處理廠系統(tǒng)應(yīng)用的典型案例。