广州猎德污水处理厂自控系统

1、广州猎德污水处理厂自控系统摘 要：文章针对广州猎德目前的污水处理系统 中所应用到的自动控制系统进行了分析，并对其控制 系统的原理以及特点和构成进行了详细的介绍，通过 功能的分析，阐释了在系统的运行过程中，出现的一 些故障的本质原因，并对系统运行的干扰因素进行了 论述。通过对系统智能性的介绍以及提高方法的介绍， 证明了目前我国污水处理控制系统中模糊控制的应用 和污水处理系统功能的有效扩展，为我国污水处理技 术的发展提供了新的思路，并对集散控制系统的发展 奠定了更加坚实的基础。关键词：污水处理；自动控制系统； PLC 中图分类号： TU99 文献标识码： A 广州猎德污水处理厂位于珠江广州河段前航

2、道北 面、猎德涌以东的潭村附近，共分四期工程。是广州 市污水治理规划中的第二座大型现代化城市污水处理 厂，主要负责收集处理珠江前航道以北的大部分市中 心区，包括西濠涌、沿江自排系统、东濠涌、二沙岛 及天河区的部分污水。厂区一期工程采用工艺为 AB 法，整体处理规模 达到了 22万 m3/d。厂区二期工程污水处理工艺采用了活性污泥工艺 这种组合交替式处理工艺，规模达到了 22万 m3/d。厂区的三期工程处理规模则为20万m3/d，其处理工艺采用了改良版的 AAO 工艺。而厂区的四期工 程同样采用了改良版的 AAO 工艺，处理规模可达 56 万m3/d,并建设有初雨处理系统一套，处理规模能够 达到

3、 66 万 m3/d。一期及二期自动化控制系统由广州华技自动化科 技有限公司承建，三期自动化系统由武汉康盛公司承 建。2010年开工建设的四期自动化系统工程由浙江浙 大中控信息技术有限公司承建，同时对该厂前三期的 系统进行有效的整合。一期工程、二期工程、三期工程分别建设了 PLC 主站十二个，主要包括：一期和二期的提升泵房；一 期和二期的沉砂池；一期建设的污泥脱水间；二期建 成的污泥脱水间；一期建成的水区和二期建成的水区； 一期、二期、三期建成的鼓风机房；一期、二期、三 期建成的加药间；三期建成的生化池、三期建成的消 毒池以及配电间；还有三期建成的污泥脱水间。该污水处理厂的四期工程一共需要建设

4、 PLC 主 站十个，主要包括：提升泵房、沉砂池、鼓风机房、 生化池三个，另外还需要配套建设加药间、污泥脱水 间和紫外消毒池，最重要的是四期工程还会建设有污 泥码头。该污水处理系统中所用的 PLC 主站在四期工 程用的是施耐德昆腾系列系统， CPU 型号为 140CPU65260,具有太网接口结构。将原有的一期、 二期和三期中使用的 PLC 系统中的 CPU 型号全部进 行升级,使用同四期所使用的 CPU 保持相同型号。整个猎德污水处理系统中每个 PLC 主站之间网 络全都采用光纤连接,形成单模冗余环网,而交换机 则使用二光八电交换设备,该设备为施耐德 TCSESM 交换机。在进行传送数据的时

5、候,为了方便系统的管理工 作和维护工作,通讯方式一般都会采用以太网的方式, 并针对现场总线的各种方式的原设计方式,进行适当 的取消。该厂四期工程建设中,有多个自动化控制站采用 了以太网连接的方式, 其中还包括了远程 IO 站,该站 为现场控制站。 一般采用施耐德 PLC 时,往往会采用 现场总线的形式进行连接,而在四期工程的建设中, 连接方式全部改为以太网连接,并且考虑到远程站同 主站之间的距离因素,在电缆的敷设过程中大多采用 的是多模光纤进行铺设。另外每个 PLC 主站中， 均设置了触摸屏， 该触摸 屏尺寸为 10寸，以前一般采用 232 串口的方式同 CPU 进行通讯。本期工程中通讯方式全

6、部采用以太网方式， 这样方便操作，每一个网络节点对触摸屏都能够进行 编程操作，使得工作强度大大降低。若 PLC 站的距离较近， 例如一期和二期建设的污 泥脱水间，由于 PLC 站的距离较近，仅有 30m 左右， 所以两站共用一台以太网交换机， 交换机同 CPU 之间 仅需要用网线直接连接便可。在本次工程中，还有一个四期污泥码头 PLC 站， 一方面由于该 PLC 站迟迟无法投入使用， 另一方面由 于该站在厂区外面约 500 米的地方，考虑到厂区整条 光纤网络的安全性，没有把该站点纳入到环网中来， 而只是作为一个星形网络予以连接。对于原一二三期各主 PLC 与远程站之间的通讯， 考虑到成本等原因

7、，不予调整。本次工程，现场仪表数量非常多，对于一些重要 的进出水质、流量等仪表，全部采用 Modbus 通讯方 式，现场仪表的 Modbus 通讯数据通过一根通讯线接 到 PLC 柜的网关中，再转换成以太网信号，与 PLC 相连接。这样一方面减少了线缆的敷设，同时又保证 了现场与中控室、环保部门数据的一致。为了保证数 据的可靠性，需保证如果仪表维修时不会影响数据的 传输，同时在一条线路上仪表数量不宜太多。中控室网络采用C/S架构，总共有3台容错型服 务器和 2 台操作员站电脑。中控室软件采用了Wonderware 的产品。1#、2#数据服务器各安装1套I/O数据通讯协议， 从下层 PLC 站直

8、接采集数据，且互为备用。3#数据服务器安装 1 套历史数据库软件和 1 套 WEB 发布软件。1#操作员站电脑安装 1 套开发版软件和 1 套历史 数据库客户端软件。 2#操作员站电脑安装 1 套运行版 软件（不含I/O）和1套历史数据库客户端软件。2 台操作员站电脑在某一时间点从 1#或 2#数据服 务器中的 1 台采集数据，这样就保证了两台操作员站 数据的统一。由于多台电脑及服务器需安装 2套软件，因此需 对硬件狗进行合并，该项工作需尽早提出，由Wonderware公司落实。对于 PLC 网络，由于跟生产密切相关， 因此必须 特别考虑其安全性， 而对于领导办公室既要能上外网， 又要能查看全厂视频和生产情况，因此在外网和内网 之间加入了硬件防火墙，以保证生产的安全。另外考虑到服务器及操作员站电脑的安全， 在正常运行以后， 我们禁用了所有电脑上的 USB 口。整个厂区接口设备非常多，在施工的初期，我们 就对所有的以太网通讯单元分配了唯一的地址，保证 了我方及