污水廠自動(dòng)化及儀表通信問題的探討

周凌忠

(九江市水務(wù)有限公司 江西九江 332000)

自改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，在快速發(fā)展的同時(shí)也集中出現(xiàn)了發(fā)達(dá)國家百年工業(yè)化才出現(xiàn)的許多問題。其中水資源污染問題尤為突出，城市飽嘗了供水不足和水質(zhì)污染的雙重苦果?？梢灶A(yù)見，將來會(huì)有更多的城市將面臨水危機(jī)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，全球各國都十分重視污水的治理，加大投入以應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的水危機(jī)。

1 廠區(qū)自動(dòng)化控制概述

筆者引用污水處理廠最具有代表性的自控化建設(shè)模型來加以闡述，廠區(qū)內(nèi)網(wǎng)及在線儀表分布如圖1所示。

圖1 廠區(qū)內(nèi)網(wǎng)及在線儀表分布圖

圖1主要描述的是污水處理廠的主要自控系統(tǒng)及其儀表的網(wǎng)絡(luò)布局，其中涉及到廠區(qū)的自控通訊網(wǎng)絡(luò)的架設(shè)、中控上位PC機(jī)的布置以及監(jiān)測儀表的布局概況。

2 廠區(qū)光纖的預(yù)埋

在建設(shè)一座新污水處理廠的時(shí)候，廠區(qū)自動(dòng)化控制系統(tǒng)一般要晚于土建。待廠區(qū)土建基本雛形完成的時(shí)候，自控系統(tǒng)就要著手開始初步的施工。首先就是先從廠區(qū)的光線環(huán)網(wǎng)入手，這是日后信息采集與集中傳輸、中控上位PC控制系統(tǒng)傳輸?shù)拇髣?dòng)脈。由于是廠內(nèi)傳輸距離不是很遠(yuǎn)，可以采用價(jià)格稍微實(shí)惠的多模光線。預(yù)埋光線，施工時(shí)一定注意不要損傷光纖，特別是不要大角度扭曲，以防止內(nèi)部光纖維折斷。同時(shí)，敷設(shè)光纜的時(shí)候要將光纜套管預(yù)埋，套管要選用材質(zhì)較好、強(qiáng)度較高的的金屬材質(zhì)的水管，口徑一般在20cm。

此外要特別注意的是，至少應(yīng)多預(yù)埋一條備用光纜。因?yàn)椋蘸蟓h(huán)保部門是需要實(shí)時(shí)監(jiān)控污水處理廠的進(jìn)出水在線監(jiān)測設(shè)備的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)以及出水的水質(zhì)的視屏。如果，土建時(shí)不預(yù)埋，很容易造成二次施工，這需要在廠區(qū)內(nèi)部進(jìn)行破土開溝，姑且忽略已經(jīng)種好的樹木和草皮。更頭痛的是稍不留意，就會(huì)挖斷已經(jīng)預(yù)埋其他的電纜，甚至造成短路燒毀生產(chǎn)設(shè)備。因此，建議至少預(yù)留一條光纜。

從污水自控信息建設(shè)和一線的生產(chǎn)實(shí)踐來看，筆者認(rèn)為一條光纜就夠了。因?yàn)楣饫|在正常情況下一般不容易出現(xiàn)問題，尤其是套了強(qiáng)度較高的金屬材質(zhì)套管，預(yù)埋在地下，一般情況下是很難傷害到的，除非是出現(xiàn)強(qiáng)烈地震。在電纜敷設(shè)施工的時(shí)候，要注意信號(hào)線路光纜要強(qiáng)電線路分開。因?yàn)閺?qiáng)電線路周圍會(huì)形成磁場，會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸線路傳輸?shù)男盘?hào)產(chǎn)生干擾而這樣的問題，日后很難排查。

3 廠區(qū)自控布局

3.1 遠(yuǎn)端站點(diǎn)

一般儀器儀表都是根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求決定儀表的安裝位置，這樣也就從而決定了現(xiàn)場PLC控制基站的實(shí)地位置、數(shù)量和控制的范圍。

由圖1可以看出，1號(hào)PLC站點(diǎn)處于遠(yuǎn)端提升泵站，可以設(shè)想地形復(fù)雜，又有河道等特殊原因，該取水泵站必須建距離主廠區(qū)3km距離的位置。無疑這里是要建立一個(gè)基站的，如果取水泵站在廠區(qū)里面，那么這個(gè)站點(diǎn)是沒有必要的。該站點(diǎn)主要功能是取水，檢測取水液位。

站點(diǎn)建立之后，數(shù)據(jù)信息采集問題解決了。下一步要解決的是數(shù)據(jù)信息的傳送問題。筆者認(rèn)為，由于遠(yuǎn)離主廠區(qū)，直接自行鋪設(shè)傳輸介質(zhì)是不現(xiàn)實(shí)的，其原因主要有:①鋪設(shè)網(wǎng)線不可取，100m長的網(wǎng)線可以使信號(hào)衰減為零。②自行敷設(shè)光纜。實(shí)際操作不可取。遠(yuǎn)距離傳輸必須使用多模光纖，人力物力成本會(huì)很高，后期維護(hù)會(huì)比較困難。如果遇到市政工程、河道堤壩施工等狀況，都需要進(jìn)行改造遷移。③采用無線傳輸，會(huì)受地形、天氣、溫度、雷電等等的影響，極易造成傳輸信號(hào)的不穩(wěn)定。

筆者認(rèn)為，可以將這部分工程交給電信部門來完成，利用其所屬的城市公共網(wǎng)絡(luò)資源來虛擬一條數(shù)字電路專線來解決遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯栴}。通過光纖轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)出一個(gè)網(wǎng)線RJ45端口接入即可，實(shí)現(xiàn)與站點(diǎn)的對(duì)接。從理論上講，這樣方案不會(huì)受上述問題諸如受地形、天氣、溫度、雷電等等的影響。此外要特別提到是，一定是要轉(zhuǎn)出RJ45端口，也就是普通的網(wǎng)線接口。從實(shí)際使用情況來看，不僅成本低，沒有后期維護(hù)負(fù)擔(dān);更重要的是該線路傳輸十分穩(wěn)定，數(shù)據(jù)傳輸異常的狀況基本不會(huì)出現(xiàn)。

3.2 廠區(qū)站點(diǎn)

主廠區(qū)的設(shè)備負(fù)荷較大，一般采用兩個(gè)中型PLC站點(diǎn)根據(jù)廠區(qū)生產(chǎn)工藝區(qū)布局來分轄區(qū)采集上搜現(xiàn)場信號(hào)和傳輸遠(yuǎn)端自控系統(tǒng)的控制信號(hào)。

二號(hào)PLC站點(diǎn)從圖中可以看出是在主廠區(qū)，其下屬儀表有流量計(jì)、化學(xué)需氧量 (COD)分析儀、細(xì)格柵液位差計(jì)、溶解氧 (DO)測量儀、污泥濃度計(jì) (MLSS)。其主要實(shí)地分布在進(jìn)水管道、細(xì)格柵以及氧化溝。

三號(hào)PLC站點(diǎn)所屬儀表儀表有PH、泥位計(jì)、液位計(jì)、濁度計(jì)、流量計(jì)、出水化學(xué)需氧量(COD)測量、氨氮測量儀。這些儀表實(shí)地分布在配水排泥井、出水分析分析室、二沉池、消毒池。

現(xiàn)場PLC站點(diǎn)信號(hào)收集后是需要把數(shù)字型號(hào)轉(zhuǎn)化為光信號(hào)的，應(yīng)采用工業(yè)級(jí)光線交換機(jī)。

4 中控室上位PC機(jī)

中控室的上位PC機(jī)主要完成簡單的自動(dòng)化控制系統(tǒng)的常規(guī)操作，其性能要求不高，運(yùn)行的軟件負(fù)荷主要就是IFIX工控系統(tǒng)。因此，不需要性能高的PC機(jī)，普通家用電腦就可以滿足要求。

5 結(jié)束語

污水處理廠自動(dòng)化不僅提高了基層工作人員的工作效率，而且還大大降低生產(chǎn)運(yùn)行成本，減少不必要的人力物力開支。因此，在建設(shè)之初就應(yīng)科學(xué)合理設(shè)置自控系統(tǒng)的整體布局。