廣州獵德污水處理廠自控系統

顧亦鋼

摘 要：文章針對廣州獵德目前的污水處理系統中所應用到的自動控制系統進行了分析，并對其控制系統的原理以及特點和構成進行了詳細的介紹，通過功能的分析，闡釋了在系統的運行過程中，出現的一些故障的本質原因，并對系統運行的干擾因素進行了論述。通過對系統智能性的介紹以及提高方法的介紹，證明了目前我國污水處理控制系統中模糊控制的應用和污水處理系統功能的有效擴展，為我國污水處理技術的發展提供了新的思路，并對集散控制系統的發展奠定了更加堅實的基礎。

關鍵詞：污水處理；自動控制系統；PLC

中圖分類號：TU99 文獻標識碼：A

廣州獵德污水處理廠位于珠江廣州河段前航道北面、獵德涌以東的潭村附近，共分四期工程。是廣州市污水治理規劃中的第二座大型現代化城市污水處理廠，主要負責收集處理珠江前航道以北的大部分市中心區，包括西濠涌、沿江自排系統、東濠涌、二沙島及天河區的部分污水。

廠區一期工程采用工藝為AB法，整體處理規模達到了22萬m3/d。

廠區二期工程污水處理工藝采用了活性污泥工藝這種組合交替式處理工藝，規模達到了22萬m3/d。

廠區的三期工程處理規模則為20萬m3/d，其處理工藝采用了改良版的AAO工藝。而廠區的四期工程同樣采用了改良版的AAO工藝，處理規模可達56萬m3/d，并建設有初雨處理系統一套，處理規模能夠達到66萬m3/d。

一期及二期自動化控制系統由廣州華技自動化科技有限公司承建，三期自動化系統由武漢康盛公司承建。2010年開工建設的四期自動化系統工程由浙江浙大中控信息技術有限公司承建，同時對該廠前三期的系統進行有效的整合。

一期工程、二期工程、三期工程分別建設了PLC主站十二個，主要包括：一期和二期的提升泵房；一期和二期的沉砂池；一期建設的污泥脫水間；二期建成的污泥脫水間；一期建成的水區和二期建成的水區；一期、二期、三期建成的鼓風機房；一期、二期、三期建成的加藥間；三期建成的生化池、三期建成的消毒池以及配電間；還有三期建成的污泥脫水間。

該污水處理廠的四期工程一共需要建設PLC主站十個，主要包括：提升泵房、沉砂池、鼓風機房、生化池三個，另外還需要配套建設加藥間、污泥脫水間和紫外消毒池，最重要的是四期工程還會建設有污泥碼頭。該污水處理系統中所用的PLC主站在四期工程用的是施耐德昆騰系列系統，CPU型號為140CPU65260，具有太網接口結構。將原有的一期、二期和三期中使用的PLC系統中的CPU型號全部進行升級，使用同四期所使用的CPU保持相同型號。

整個獵德污水處理系統中每個PLC主站之間網絡全都采用光纖連接，形成單模冗余環網，而交換機則使用二光八電交換設備，該設備為施耐德TCSESM交換機。

在進行傳送數據的時候，為了方便系統的管理工作和維護工作，通訊方式一般都會采用以太網的方式，并針對現場總線的各種方式的原設計方式，進行適當的取消。

該廠四期工程建設中，有多個自動化控制站采用了以太網連接的方式，其中還包括了遠程IO站，該站為現場控制站。一般采用施耐德PLC時，往往會采用現場總線的形式進行連接，而在四期工程的建設中，連接方式全部改為以太網連接，并且考慮到遠程站同主站之間的距離因素，在電纜的敷設過程中大多采用的是多模光纖進行鋪設。

另外每個PLC主站中，均設置了觸摸屏，該觸摸屏尺寸為10寸，以前一般采用232串口的方式同CPU進行通訊。本期工程中通訊方式全部采用以太網方式，這樣方便操作，每一個網絡節點對觸摸屏都能夠進行編程操作，使得工作強度大大降低。

若PLC站的距離較近，例如一期和二期建設的污泥脫水間，由于PLC站的距離較近，僅有30m左右，所以兩站共用一臺以太網交換機，交換機同CPU之間僅需要用網線直接連接便可。

在本次工程中，還有一個四期污泥碼頭PLC站，一方面由于該PLC站遲遲無法投入使用，另一方面由于該站在廠區外面約500米的地方，考慮到廠區整條光纖網絡的安全性，沒有把該站點納入到環網中來，而只是作為一個星形網絡予以連接。

對于原一二三期各主PLC與遠程站之間的通訊，考慮到成本等原因，不予調整。

本次工程，現場儀表數量非常多，對于一些重要的進出水質、流量等儀表，全部采用Modbus通訊方式，現場儀表的Modbus通訊數據通過一根通訊線接到PLC柜的網關中，再轉換成以太網信號，與PLC相連接。這樣一方面減少了線纜的敷設，同時又保證了現場與中控室、環保部門數據的一致。為了保證數據的可靠性，需保證如果儀表維修時不會影響數據的傳輸，同時在一條線路上儀表數量不宜太多。

中控室網絡采用C/S架構，總共有3臺容錯型服務器和2臺操作員站電腦。中控室軟件采用了Wonderware的產品。

1#、2#數據服務器各安裝1套I/O數據通訊協議，從下層PLC站直接采集數據，且互為備用。

3#數據服務器安裝1套歷史數據庫軟件和1套WEB發布軟件。

1#操作員站電腦安裝1套開發版軟件和1套歷史數據庫客戶端軟件。2#操作員站電腦安裝1套運行版軟件（不含I/O）和1套歷史數據庫客戶端軟件。

2臺操作員站電腦在某一時間點從1#或2#數據服務器中的1臺采集數據，這樣就保證了兩臺操作員站數據的統一。

由于多臺電腦及服務器需安裝2套軟件，因此需對硬件狗進行合并，該項工作需盡早提出，由Wonderware公司落實。

對于PLC網絡，由于跟生產密切相關，因此必須特別考慮其安全性，而對于領導辦公室既要能上外網，又要能查看全廠視頻和生產情況，因此在外網和內網之間加入了硬件防火墻，以保證生產的安全。另外考慮到服務器及操作員站電腦的安全，在正常運行以后，我們禁用了所有電腦上的USB口。

整個廠區接口設備非常多，在施工的初期，我們就對所有的以太網通訊單元分配了唯一的地址，保證了我方及其他設備供應方的順利銜接。

參考文獻

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