自控系統的升級改造及應用

摘 要：自控系統組態軟件運行于污水處理廠中控室的計算機中，通過現場檢測儀表和網絡設備完成對主要工藝參數的數據采集并對生產流程進行監控，從而幫助企業更快捷、更準確的的實現生產過程自動化。

關鍵詞：自動控制；設計目標；升級改造

1概述

衡水市污水處理廠始建于1999年，占地面積約十萬平方米，日處理污水能力為10萬噸。原有自控系統是1999年設計，2002年投入使用，由于沒有進行較好的維修保養和升級更新，導致自控系統軟硬件設施老化問題嚴重，已不能適應環保部門對污水處理廠中控系統監督管理的要求，升級改造勢在必行。

2014年開始升級改造，此次升級改造工程生物處理工藝為：部分反硝化A/O +后置速分池反硝化工藝，升級改造后出水水質達到一級A標準。

2自控系統簡介

衡水市污水處理廠原有自控系統采用二級分布式（集散型）計算機測控管理系統方案，系統由監控管理計算機操作站OPS二套，通訊裝置（星形結構）及現場測控級PLC可編邏輯控制器組成。升級改造是在原有自控系統的基礎上，充分利用已有的設備和資源，進行網絡升級、設備更換、軟件更新。升級改造后自動化系統是由檢測執行級、區域現場級、中央監控管理級組成的三級計算機分散控制系統。自控網絡系統改造為100M/bps全雙工環型工業以太網。

3總體要求

應用于污水和污泥處理現場的自控設備要求穩定可靠、易操作、易維護、能長期連續運行。系統的設計以實現“分控站無人職守，中控室值班監控”為目的，設備裝置的啟、停及聯動運轉均可由中央控制室遠程操縱與調度。

為實現正常工作時的全自動化運行，整個系統采用模塊化設計，分布式結構，控制、保護、測量之間既互相獨立又互相聯系，既考慮正常工作時的全自動化運行，又考慮多種非正常運行狀態下的輔助策略。

4設計目標

4.1集中管理、分散控制

由可編程序控制器（PLC）及自動化儀表組成的檢測控制系統——現場分控站，對污水處理廠各過程進行分散控制；再由通訊系統、數據服務器、監控計算機組成的中央控制系統——中央控制室，對全廠實行集中管理。

4.2功能完善、管理有序

中央控制室實施全廠的運行監視、生產調度、數據服務和設備管理；通過顯示屏和計算機CRT，同時顯示靜態和動態運行工況。

4.3設備配置合理

儀表配置簡潔、可靠、實用，滿足污水和污泥處理工藝的要求，連續監測污水和污泥處理過程；成套設備的控制系統利用廠商配套提供的成熟設備。

5系統方案

5.1自控系統

全廠自動化系統采用集散控制系統，對生產過程中的信息能夠實時采集、集中管理，實現整體操作、管理和優化。也使得控制危險分散，提高系統可靠性。具體設計方案如下：

5.1.1中央控制系統

中央控制系統以數據服務器為核心，監控工作站冗余配置，設置，采用具有客戶機/服務器（C/S）結構形式100M交換式的計算機局域網絡，并可與市排水信息中心鏈接；中央控制室通過光纖環和工業以太網交換機與各現場分控站連接，同時傳輸數據和視頻，傳輸速率為100Mbps。中央控制室主要設備全部更新換代，設有操作員站、工程師站、數據服務器、視頻監控系統、圖像顯示、數據圖表打印記錄等裝置。拆除現已停用的馬賽克模擬屏，改用液晶拼接顯示屏，滿足升級改造后的全廠集中監控的需要，同時，也可適應視頻監控的需求。

5.1.2區域監控系統

利用現有資源，重新整合現有3個現場分控站PLC1～3。升級改造后仍為3個區域監控的現場分控站。具有PLC的區域現場分控站，為“無人職守”工作模式，可以獨立運行。現場分控站采用10/100M工業以太網連接升級改造工程的現場控制箱/柜。

5.1.3現場測控系統

采用數字化分布式控制，使污水處理廠的自動化控制不依賴于一個控制裝置或系統，有利于提高控制系統的整體可靠性。即使中央控制室因故障停止運行，各現場監控系統仍可按照原來的模式獨立運行。采用穩定的先進的智能化的儀表和控制設備，利用其自檢、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，如控制系統出現故障，造成局部設備運行失控，通過現場的手動操作仍可以維持全廠的生產過程。

5.2儀表系統

采用在線式智能儀表，具有在線式連續檢測、自動運算、線性校正、自動溫度補償、現場數字顯示、故障診斷、傳送標準的模擬、數字信號等智能化功能。直接與污水、污泥接觸的儀表傳感器具有自清洗裝置或功能。變送器增設保護箱，保證儀表運行安全，也有利于管理、維護。

5.3防雷系統及其他

對于更新和新增的自控儀表，按照現行國家標準規范，補充防雷過電壓保護器件，完善防雷及接地保護系統。更新全部現有電纜橋架、電纜保護管及支架，更新部分外露老化電纜。

5.4視頻監控系統

在主要生產、管理、重點設備區域安裝攝像機，使運行人員在控制中心便可監視整個污水處理廠內外的情況。視頻監控系統除起到正常的監視作用，還可及時提醒值班人員觀察并自動錄下報警時相關的現場及設備運行情況外，對可能出現的任何異常情況盡早發現、盡早處理、并在事后重放分析。

攝像機分戶外和戶內一體化全天候彩色低照度型，具有電動云臺和變焦鏡頭，能夠看清設備或裝置的細節。中控室配有視頻顯示控制器、彩色監視器、數字式視頻存儲器等設備，可控制、切換在投影屏上的視頻圖像和顯示模式，以及控制攝象機的方位和視角，巡視或定點監視生產區域或設備。并且，還可以將選擇的視頻圖像送入中央控制計算機系統，鑲嵌到主控界面中。

6結語

該自控系統已投入運行，能夠滿足工藝及設備運行的需要，通過監視器操作人員就能了解工藝過程中各工藝參數的變化情況，并通過聲光報警、語音報警，對所發生的事故能夠及時處理，最大限度的保障生產的安全、穩定運行。

參考文獻

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

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

作者簡介

田培，1975年生，女，河北科技大學電氣及自動化專業，本科，現就職于衡水市污水處理廠，工程師，研究方向為自動化控制及設備維護。

（作者單位：衡水市污水處理廠）