淺析我市污水處理廠自控系統(tǒng)升級改造的研究

邱洪偉

摘 要：為了在升級改造過程中能夠徹底解決目前自控系統(tǒng)存在的問題，更好的服務于現(xiàn)場生產(chǎn)運行，本文對自控儀表系統(tǒng)進行了描述，對升級改造的具體內(nèi)容進行總結(jié)，詳細介紹了自控儀表系統(tǒng)設計方案。

關(guān)鍵詞：污水處理廠；自控系統(tǒng)；升級改造

1.引言

城市污水處理廠自動控制系統(tǒng)非常重要，它擔負著全廠電氣設備及儀表的監(jiān)測和控制以及生產(chǎn)工藝流程的實現(xiàn)。擁有性能可靠、穩(wěn)定的自控系統(tǒng)網(wǎng)絡可以充分發(fā)揮網(wǎng)絡通信優(yōu)勢，實現(xiàn)信息資源共享，改善操作環(huán)境，減輕勞動強度等，實現(xiàn)工藝處理優(yōu)化運行和生產(chǎn)運行的智能化調(diào)度、從而達到節(jié)能降耗經(jīng)濟運行的目的。目前大多數(shù)污水處理廠設立中央控制室通過自控系統(tǒng)通訊網(wǎng)絡實時采集、傳輸、監(jiān)控現(xiàn)場的設備信號。由于污水廠現(xiàn)場設備分布比較分散，離中控室距離較遠，信號傳輸網(wǎng)絡較長，受周圍惡劣環(huán)境影響現(xiàn)場干擾源較多，加之通訊線路老化，容易出現(xiàn)網(wǎng)絡不穩(wěn)定通訊中斷等問題。本文以大連某污水處理廠為研究對象對其自控系統(tǒng)進行研究與并提出了改造方案，以實現(xiàn)污水廠高效穩(wěn)定的運作。

2.污水處理廠自控儀表系統(tǒng)描述及升級改造的具體內(nèi)容

大連某污水處理廠現(xiàn)有一套集散型二級分布式計算機控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)在國內(nèi)外污水處理廠已廣泛應用，并有良好效果。實現(xiàn)了全廠生產(chǎn)運行的集中管理、分散控制、資源共享。集中管理層主要是對全廠的生產(chǎn)過程進行監(jiān)視、數(shù)據(jù)存儲和分析；分散控制層主要是通過現(xiàn)場PLC完成各自轄域內(nèi)的自動控制。自控系統(tǒng)通過現(xiàn)場檢測儀表和網(wǎng)絡設備完成對主要工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)采集并對生產(chǎn)流程進行監(jiān)控?，F(xiàn)有自控系統(tǒng)設有1座中央控制室和4個分控站。采用光纖環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)連接，通訊速率為10Mbps。

升級改造工程自控儀表的主要內(nèi)容有：

1） 生物池改造部分自動化儀表檢測和過程控制的調(diào)整、增補；

2） 新增工藝過程要求的自動化儀表檢測和過程控制；

3） 增補污水廠進水和出水水質(zhì)在線監(jiān)測儀表，更新部分已損壞的儀表；

4） 污水處理廠原分控站更新或修改、擴容；

5） 污水處理廠原中央控制系統(tǒng)的修改、擴容；

6） 升級光纖環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)；

7）污水處理廠原有自控內(nèi)容的調(diào)試整改，實現(xiàn)遠程監(jiān)控。

3.自控儀表系統(tǒng)設計方案

仍然采用集散型二級分布式計算機控制系統(tǒng)，充分利用現(xiàn)有硬/軟件資源。

升級改造后，大連某污水處理廠自控系統(tǒng)仍然由一個1個中央控制室和4個分控站構(gòu)成。但是，中央控制室（CCR）與分控站（PLC）之間的光纖環(huán)形工業(yè)以太網(wǎng)升級為10/100Mbps自適應網(wǎng)絡。具體設計方案如下：

1） 中央控制系統(tǒng)

數(shù)據(jù)庫服務器和監(jiān)控工作站冗余配置，采用具有C/S（客戶機/服務器）結(jié)構(gòu)形式100M交換式的計算機局域網(wǎng)絡，并可與上級系統(tǒng)或周邊系統(tǒng)鏈接。

中央控制系統(tǒng)可部分利用原有的數(shù)據(jù)服務器、監(jiān)控工作站、工程師操作站、閉路電視監(jiān)控系統(tǒng)、圖像投影裝置、數(shù)據(jù)圖表打印記錄裝置等。

2） 現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)

具有PLC的可視化分控站，可以獨立運行?，F(xiàn)場控制站采用高速總線網(wǎng)絡連接遠程I/O單元及現(xiàn)場總線型測控設備。

3）控制方式

主要電控設備的控制采用就地控制、現(xiàn)場控制、中央控制的三層控制模式，控制級別由高到低為：手動控制、遙控控制、自動控制。

4） 可靠性設計

采用集散型二級分布式控制，使得整個污水處理廠的自動化控制不依賴于中央控制系統(tǒng)，有利于提高控制系統(tǒng)的整體可靠性。即使中央控制室因故障停止運行，各現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)仍可按照原來的模式獨立運行。

采用穩(wěn)定的先進的智能化的儀表和控制設備，利用其具有的自檢、自校和故障隔離功能，進一步提高設備故障的檢出率，縮小局部故障的影響范圍。在極端情況時，如控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，造成局部設備運行失控，通過現(xiàn)場的手動操作仍可以維持全廠的生產(chǎn)過程。

5）測控儀表

根據(jù)工藝改造和生產(chǎn)要求，在改造生物池、新建加藥間、新建接觸池、新建碳源投加間、新建污泥均質(zhì)池、新建污泥脫水機房等新增和補充相適應的儀表檢測控制系統(tǒng)。增配的儀表有流量、壓力、液位、溶解氧、硝氮、氨氮等檢測或分析儀表，還有自動調(diào)節(jié)閥門等控制儀表。

由于這些儀表的優(yōu)劣直接影響到計算機控制系統(tǒng)的可靠性，所以本工程中的自動化儀表均選用國內(nèi)外先進的、成熟的產(chǎn)品，以使自控系統(tǒng)有良好的保證。

儀表選用帶現(xiàn)場顯示變送器的智能化儀表。各儀表的標準電流信號送至各分控站（PLC），再轉(zhuǎn)送至中央控制室監(jiān)控計算機。

4.升級改造工作中自控系統(tǒng)維護管理方案的選擇

在我國，對于自控設備的管理存在著空白，在新建自控系統(tǒng)中，通過恰當?shù)拇胧ζ渚S護方法的改善，可以最大限度的提高自控產(chǎn)品的運行性能，增強單位設備效能，增加企業(yè)的經(jīng)濟效益。

總的來說，維護方案主要包括：預防型、響應型兩種，企業(yè)根據(jù)自身的實際情況不同，采取不同的維護方案，找出自控安全穩(wěn)定運行性與費用投入的最佳結(jié)合點。

我們在具體應用上可以采用與廠家聯(lián)合實行全過程預防性維護方案的形式，下面結(jié)合本廠的實際情況，就全過程預防性維護方案基本操作程序作如下分析。全過程預防性維護方案通常包括三個主要步驟：對使用單位自控系統(tǒng)現(xiàn)場狀況綜合分析一制定完備的即時備件庫存管理方案一全方位的維護服務。

（1）與廠家一起對自控系統(tǒng)現(xiàn)場運行狀況分析，主要包括：所有自控設備系統(tǒng)詳細列表；同類系統(tǒng)的一般工作壽命周期；基本的通常庫存情況分析；潛在的設備故障可能造成的生產(chǎn)損失分析；現(xiàn)場工作環(huán)境對自控系統(tǒng)運行的具體影響分析；同類產(chǎn)品發(fā)生故障的歷史記錄；年度維護費用概算及費用增減情況分析等，通過上述各項要素的分析，對目前系統(tǒng)狀況作一基本了解，并可以通過相關(guān)關(guān)鍵參數(shù)計算出目前系統(tǒng)的危險指數(shù)，作為一步工作的基礎(chǔ)。

（2）即時備件庫存管理方案是由目前流行提出的新型管理方案，是指生產(chǎn)廠家在一定區(qū)域內(nèi)或客戶廠區(qū)范圍內(nèi)建立專用的備件存儲區(qū)，廠家對該備件存儲區(qū)擁有所有權(quán)，客戶支付固定的服務費用，一旦發(fā)生故障，客戶即時提用備件，然后再支付備件費用，廠家隨時補充，再根據(jù)客戶使用情況每年重新更換補充備件的管理方式。

（3）全方位的維護服務是指所用產(chǎn)品的廠家技術(shù)人員通過全方位跟蹤維修部件使用情況；定期與客戶技術(shù)人員進行溝通，持續(xù)了解新的情況的發(fā)生；向客戶提供必要的技術(shù)支持和軟件支持等手段，讓使用產(chǎn)品的客戶生產(chǎn)效率更高，以達到降低費用的目的。

5.結(jié)束語

總之，污水處理廠對自控系統(tǒng)的升級改造不僅提高了污水處理廠生產(chǎn)運行的管理水平和科技含量，同時降低運營成本、節(jié)約能源、利于環(huán)保.污水處理技術(shù)的優(yōu)化改良和新技術(shù)的開發(fā)研究，將為人們的生活帶來更多的綠色和清新。

參考文獻：

[1]章文華.翟健.徐曉建 城市污水處理廠自控系統(tǒng)設計分析[期刊論文]-魅力中國2010（20）

[2]簡紅松.小議電氣自控系統(tǒng)在污水處理廠的運用[期刊論文]-廣東科技2009（8）

[3]尚愛安.工藝優(yōu)化診斷技術(shù)用于污水廠的改造[期刊論文]-中國給水排水 2006（02）