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都江古堰的兩大支流——柏條河、徐堰河流經這片平原，宛如兩條婀娜多姿的彩帶翩翩起舞，給這 片神奇的土地注入盎然生機……此處是位于四川成都市近郊的郫都區三道堰鎮。

為了更大力度地改善周圍水體環境，保護當地流域水質和生態平衡，三道堰第二污水處理廠于 2019年開始在這里啟動建設。成都西匯水環境有限公司（以下簡稱：西匯）計劃在這一設計處理規模為 2.5萬m3 /d的工廠中采用先進的污水處理工藝，讓數字化力量融入從設計到運維的全部過程，建設一個新時代的智慧水務樣板。

同樣在這一年，全球領先的自動化與數字化技術提供商西門子，恰好推出了過程行業首個完全基于 Web、面向未來的控制系統——SIMATIC PCS neo， 開始打造過程自動化領域的新標桿。

于是，全球首個PCS neo實際應用項目便在這二者時間交匯之際應運而生，一個面向未來的過程控制平臺開始在此處勾勒出碧水藍天的美好畫卷。

污水處理，挑戰紛至

在西匯的數字化轉型專家蔣宇亮看來，作為一家污水處理廠，毫無疑問這里首先要滿足污水處理的排放標準和各項要求。近年來，隨著“水十條”要求的提高，國家對污水處理廠的排放標準也愈發嚴格。 目前，大部分污水處理廠的排放標準都從國標一級B提高到了國標一級A，甚至更高的地表水IV類標準。 這意味著污水處理廠需要改進傳統工藝、采用先進技術，諸如預處理技術、生物除磷脫氮技術、深度處理技術、出水穩定處理技術等。因此，整個工廠控制系統需要更高的精度、平穩性和響應及時性，還要實現實時的數字化監控以滿足COD（化學需氧量）、 BOD（生物需氧量）等各個水質監測指標。

其次，隨著城鎮化和經濟規模的發展，污水處理廠的實際處理水量越來越大，與設計處理能力相比常常需要滿負荷甚至超負荷運行，對工廠控制系統的長期平穩運行是一項挑戰。

另外一項主要的挑戰則來自于運行成本的壓力。“這個也是公司對數字化項目的硬性考核。” 蔣宇亮說道，“基于數字化的新一代過程控制平臺，不但可以節省整個工程、運行和維護的成本， 優化和改善運行指標，同時還可以通過數字化平臺與信息系統之間安全的數據交互，驅動上層應用實現數字化價值。”

可以說，對于建設三道堰這樣的智慧水處理工廠，數字化轉型是幫助其滿足合規要求、保障高負荷穩定運行、優化工廠成本、提高運行效率的必然選擇。

面向數字化未來

與大多數同行一樣，西匯專注于自控系統的工程師團隊資源是相對有限的，而三道堰項目從啟動到投產大概只有1年左右的時間，前期的設計、組態、 仿真和調試工作非常緊張。基于Web的編程組態是西門子SIMATIC PCS neo的一個飛躍式創新。通過集中的、面向對象的數據管理，平臺可以確保所有參與者始終訪問并獲得一致的數據信息，支持三道堰工程團隊基于Web的跨區域合作，實現多人并行工作，從而提高編程效率，加快工程進度。

在編程組態期間，西門子位于北京、長沙、上海多地的工程師們基于統一的SIMATIC PCS neo平臺，共同參與到前期的編程和中間的調試工作中，在任意終端以Web網頁訪問的形式進行用戶校驗并進入平臺直接進行操作，使用統一的數據庫。此外，基于PCS neo解耦項目數據的特性，工程師們可以在保持所有項目數據一致性的同時發布自己的工作成果， 并共享給其他人。

通過這種創新的方式，包含1000多個點的三道堰項目僅用不到一周時間便基本完成了此項工作，至少節省了30%的時間成本。

“對于數字化轉型的期待，我們希望借助西門子的新一代DCS系統和MindSphere，為水處理廠打造控件式集中監控體系，通過自動化優化管控實現無人/少人值守；同時對多源數據和實時數據進行組合分析，實現工藝模擬及控制優化以滿足水質要求， 并基于數據實現風機、泵等關鍵設備的智能狀態管理。”蔣宇亮表示。

為此，SIMATIC PCS neo與西門子 MindSphere工業物聯網即服務解決方案的安全無縫對接，成為這一數字化轉型標桿項目的核心價值。

傳統的DCS通訊方式，往往需要單獨的OPC服務器對DCS數據服務器進行封裝之后，再提供給更高層級的系統，通過這種中轉的方式在一定程度上保證數據面向上層IT環境時的安全性。然而，這一傳統方式已經難以滿足對數據實時性和安全性日益提升的要求。

SIMATIC PCS neo與MindSphere是如何發揮作用的呢？首先，基于web架構的SIMATIC PCS neo平臺，面向IT系統天然具有良好的開放性，與 MindSphere之間取送數據都十分便捷高效。其次， 為了確保實時性，其監控服務器可同時作為OPC UA 的客戶端與服務器，功能上實現了集成。此外，作為更開放的系統，SIMATIC PCS neo在安全方面遵循“縱深防御”理念，同時還融入了Web安全的各種策略（例如引入SSL網絡傳輸加密技術、數字證書驗證技術等），其軟件開發生命周期遵循安全編碼原則，完全符合IACS安全標準，并已經獲得了基于 IEC 62443-3-3 標準的TüV證書。

在這樣的基礎上，無論是組態編程數據、儀表數據或者設備狀態數據，都可以集中且清晰地展示于監控平臺畫面上，真正實現項目的無人值守與遠程操控，方便操作員對設備運維進行數字化管理并及時處理設備故障，從而降低水廠控制中心的運營成本。

作為SIMATIC PCS neo全球首個落地應用的項目，西門子也為該項目提供了一系列有力支持，包括專屬的西門子專家咨詢服務、深度的技術資料提供、 持續的軟件升級服務包，乃至西門子全球化的項目工程師團隊等。

2020年中旬，SIMATIC PCS neo已在三道堰污水處理廠投運，運行良好。對此，西匯董事長李健表示：“該項目是我們開啟智慧水務轉型的關鍵之舉， 以此打造中國數字化水廠的標桿項目。我們專注水務七十年，希望能攜手西門子一起直面當下挑戰，把握未來加速增長與可持續發展的機遇，建設更加穩定可靠的城市基礎設施。”

摘自《自動化博覽》2021年10月刊