力控ForceCon产品家族在上海竹园污水处理厂调度系统中的应用

上海竹园污水处理厂日处理量为220万立方米/日，占上海日处理量的30%。是上海第一个提升改造的污水处理厂，2018年10月，历时一年建设的竹园污水处理厂率先完成提标改造工程投入试运营。污水处理多一道“净化”工序，水质达到国家最高的一级A标准。

项目采用边运营边建设模式，改造工期中每组生物池之间做到“无缝衔接”。该项目的设计采用力控FORCECON产品家族中的eForcecon和pSpace产品来进行生产监控与管理。

一、概述

上海竹园污水处理厂调度系统包括了对厂区内部整个污水处理工艺流程的监测和控制，包括粗栅格、污水提升泵房、进出水泵房、细栅格、生物反应池、沉淀池、回流及污泥泵房、进出水流量计量井、总变配电室等。通过对数据的存储和分析，结合各类自动化和信息化技术，建立和实现污水厂自动化和信息化管理的安全经济运行系统。

调度系统实现以下功能：

自动化控制系统实现，减轻劳动强度，改善生产运营及操作环境；

保证工艺处理生产过程可靠运行 ；

实现现代污水处理企业的信息化管理，以利于达到节能降耗、经济运行的目的。

二、系统组成

污水处理厂调度系统分为3层结构：信息层，控制层，设备层。

信息层：由监控中心的工程师站、历史数据服务器，通讯服务器，Web服务器，千兆以太网交换及大屏幕显示屏等监控操作设备及局域网组成;

控制层：由分散在各主要构筑物内的现场PLC主站，子站及运行数据采集服务器，工业以太环网交换机及全厂环形快速光纤以太网、控制子网等组成。

设备层：由现场运行设备、检测仪表、高低压电气柜上智能单元、专用工艺设备附带的智能控制器以及现场总线网络等组成。

力控科技在本项目中主要以用力控ForceCon产品家族系列产品完成软件部分，主要包括工业SCADA监控软件eForceCon、企业级实时历史数据库软件pSpace、报表分析软件Finforworx、关系型数据库软件、环保分析软件。

工业SCADA监控软件主要实现为数据收集与处理、数据管理、事件处理、报警、运行调度、信息共享。

实时数据库主要功能是提供统一而完整的实时数据存储功能，具有强大的功能、稳定的性能以及良好的开放性，为各类系统提供底层的实时数据。

关系型数据库主要功能是为SCADA系统的数据、运行操作日志、报警记录等历史数据存储查询分析和提供各类文字图形报表的数据依据。

报表分析软件主要是为调度人员生成及管理运营日报的软件工具，结合生产过程历史数据统计环保、进出水流量、泵运行工况等关键指标数据。

三、系统功能

1.数据采集

通过光纤总线网络构建SCADA系统与分控PLC网络通讯，实现实时数据通讯；

实时采集各个现场地各类数据和信号，包括总工艺流程图，分段工艺流程图，工艺参数，电气参数，电气设备运行状态等。

操作站以人机HMI对话方式指导操作，可用键盘或鼠标器设定工艺参数、控制电气设备。

2.数据处理

实现对来自各现地控制单元的实时数据和相关设备状态信息进行数据质量校验；

实现对系统中存储的相关设备数据能够按照时间、时段、报警等各种方式进行查询；

实现对现地控制单元上送数据进行实时性、可靠性等验证，保证数据的正确性；

根据采集的实时数据生成相应的生产报表、形成历史数据记录、趋势曲线记录等；

3.控制和监视

实现全厂各个现地控制单元的实时监视；

通过操作站实时显示各现地控制单元的状态信息和实时控制；

4.状态监测

实现对控制系统的网络检测；

实现系统的故障检测和诊断功能，如总线网络中途断线、设备失电等常见故障；

通过可视化页面显示各工艺设备通讯及网络状态

5.画面显示

根据系统采集的各分控站控制单元设备的实时数据和状态信息，实时刷新系统的相关画面；

实时显示系统的总工艺流程图，分段工艺流程图，供电系统图，工艺参数，电气参数，电气设备运行状态等；

系统画面中设置导航画面，通过导航画面可方便实现画面的快速切换；

在每个画面设置画面帮助，可为操作员提供快速操作帮助；

6.事故、故障报警

实现系统中各分控控制单元所有设备的事故、故障等的报警、记录以及相应的报警画面弹出显示、语音报警等功能，并且能够按照报警发生的时间、次序、设备名称、事故和故障名称等等进行查询等。

7.环保监督

实现监控进出污水处理厂的水量和水质主要指标、鼓风机电流、鼓风量、曝气设备的运行状况、曝气池的溶解氧浓度、污泥浓度、滤池堵塞率等数据。

能随机调阅核查期内上述运行指标数据及趋势曲线，相关数据至少保存三年以上，作为核算主要污染物减排量的重要依据。

对于自控系统中无法获取的数据（化验数据），提供手工录入的途径；

趋势异常分析，结合日常运行经验预置成因、利于快速分析和诊断；

从企业实时历史数据库中获取数据,为工艺参数计算、综合报表处理等提供统一接口访问；

报表参数配置、综合计算和报表快速生成，报表模板直接采用EXCEL格式的文件方便用户进行配置和自定义。

8.保护功能

系统具有多种安全设备、操作员操作权限设置、操作命令确认、操作口令确认、设备联锁等功能，可实现系统的安全、可靠、正常运行。

系统设置有操作员操作权限等级设置，可根据操作要求，进行相应权限的登录操作；

操作员在操作过程中设置有操作口令和操作命令确认，有效地避免了设备的误动；

四、项目总结

污水处理厂调度系统是一项复杂的系统工程，本文所介绍的应用案例满足了污水处理厂中控调度运营管理的需求，以力控ForceCon产品家族应用为核心，实现调度的系统化、信息化、数字化和网络化。提升厂区生成管控及过程监视的能力，使厂区生产过程的透明化，高效化，为最终实现智能化建设打下基础，是城市污水处理厂系统应用的典型案例。