上海竹园污水处理厂信息化平台建设

一、系统概述

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”，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。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。

二、系统架构

系统架构如下图所示：

污水处理厂调度系统分为三层结构：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、千兆以太网交换机、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。

三、应用功能

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

• 实现对来自各现场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。
• 针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。
• 实现对现场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、 控制与监视

• 实现全厂各个现场控制单元的实时监视。
• 通过操作站实时显示各现场控制单元的状态信息，并进行实时监测与控制。

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信息及网络状态。

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。
• 在每个画面中设置画面帮助，可为操作员提供方便、快捷的操作帮助。

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、事故和故障名称等进行查询。

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。
• 能够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（比如：化验数据），提供手工录入的方式。
• 趋势异常分析，结合日常运行经验预置成因、进行快速分析与诊断。
• 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。
• 系统提供报表参数配置、综合计算和报表快速生成等功能，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。
• 系统提供用户操作权限的等级设置，可根据操作要求，设置相应权限的登录及操作。
• 用户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、应用总结

上海竹园污水处理厂调度系统是一项复杂的系统工程，通过力控SCADA软件eForceCon平台的应用，在实现调度系统化、信息化、数字化和网络化的基础上，提升了厂区生成管控及过程监视的能力，实现了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了扎实的基础。此项目是城市污水处理厂系统应用的典型案例。