污水厂自动化及仪表通信问题的探讨

周凌忠

(九江市水务有限公司 江西九江 332000)

自改革开放以来，我国经济飞速发展，在快速发展的同时也集中出现了发达国家百年工业化才出现的许多问题。其中水资源污染问题尤为突出，城市饱尝了供水不足和水质污染的双重苦果。可以预见，将来会有更多的城市将面临水危机的严峻挑战。因此，全球各国都十分重视污水的治理，加大投入以应对日益严重的水危机。

1 厂区自动化控制概述

笔者引用污水处理厂最具有代表性的自控化建设模型来加以阐述，厂区内网及在线仪表分布如图1所示。

图1 厂区内网及在线仪表分布图

图1主要描述的是污水处理厂的主要自控系统及其仪表的网络布局，其中涉及到厂区的自控通讯网络的架设、中控上位PC机的布置以及监测仪表的布局概况。

2 厂区光纤的预埋

在建设一座新污水处理厂的时候，厂区自动化控制系统一般要晚于土建。待厂区土建基本雏形完成的时候，自控系统就要着手开始初步的施工。首先就是先从厂区的光线环网入手，这是日后信息采集与集中传输、中控上位PC控制系统传输的大动脉。由于是厂内传输距离不是很远，可以采用价格稍微实惠的多模光线。预埋光线，施工时一定注意不要损伤光纤，特别是不要大角度扭曲，以防止内部光纤维折断。同时，敷设光缆的时候要将光缆套管预埋，套管要选用材质较好、强度较高的的金属材质的水管，口径一般在20cm。

此外要特别注意的是，至少应多预埋一条备用光缆。因为，日后环保部门是需要实时监控污水处理厂的进出水在线监测设备的实时数据以及出水的水质的视屏。如果，土建时不预埋，很容易造成二次施工，这需要在厂区内部进行破土开沟，姑且忽略已经种好的树木和草皮。更头痛的是稍不留意，就会挖断已经预埋其他的电缆，甚至造成短路烧毁生产设备。因此，建议至少预留一条光缆。

从污水自控信息建设和一线的生产实践来看，笔者认为一条光缆就够了。因为光缆在正常情况下一般不容易出现问题，尤其是套了强度较高的金属材质套管，预埋在地下，一般情况下是很难伤害到的，除非是出现强烈地震。在电缆敷设施工的时候，要注意信号线路光缆要强电线路分开。因为强电线路周围会形成磁场，会对信号传输线路传输的信号产生干扰而这样的问题，日后很难排查。

3 厂区自控布局

3.1 远端站点

一般仪器仪表都是根据生产工艺的要求决定仪表的安装位置，这样也就从而决定了现场PLC控制基站的实地位置、数量和控制的范围。

由图1可以看出，1号PLC站点处于远端提升泵站，可以设想地形复杂，又有河道等特殊原因，该取水泵站必须建距离主厂区3km距离的位置。无疑这里是要建立一个基站的，如果取水泵站在厂区里面，那么这个站点是没有必要的。该站点主要功能是取水，检测取水液位。

站点建立之后，数据信息采集问题解决了。下一步要解决的是数据信息的传送问题。笔者认为，由于远离主厂区，直接自行铺设传输介质是不现实的，其原因主要有:①铺设网线不可取，100m长的网线可以使信号衰减为零。②自行敷设光缆。实际操作不可取。远距离传输必须使用多模光纤，人力物力成本会很高，后期维护会比较困难。如果遇到市政工程、河道堤坝施工等状况，都需要进行改造迁移。③采用无线传输，会受地形、天气、温度、雷电等等的影响，极易造成传输信号的不稳定。

笔者认为，可以将这部分工程交给电信部门来完成，利用其所属的城市公共网络资源来虚拟一条数字电路专线来解决远距离数据传输的问题。通过光纤转换器转出一个网线RJ45端口接入即可，实现与站点的对接。从理论上讲，这样方案不会受上述问题诸如受地形、天气、温度、雷电等等的影响。此外要特别提到是，一定是要转出RJ45端口，也就是普通的网线接口。从实际使用情况来看，不仅成本低，没有后期维护负担;更重要的是该线路传输十分稳定，数据传输异常的状况基本不会出现。

3.2 厂区站点

主厂区的设备负荷较大，一般采用两个中型PLC站点根据厂区生产工艺区布局来分辖区采集上搜现场信号和传输远端自控系统的控制信号。

二号PLC站点从图中可以看出是在主厂区，其下属仪表有流量计、化学需氧量 (COD)分析仪、细格栅液位差计、溶解氧 (DO)测量仪、污泥浓度计 (MLSS)。其主要实地分布在进水管道、细格栅以及氧化沟。

三号PLC站点所属仪表仪表有PH、泥位计、液位计、浊度计、流量计、出水化学需氧量(COD)测量、氨氮测量仪。这些仪表实地分布在配水排泥井、出水分析分析室、二沉池、消毒池。

现场PLC站点信号收集后是需要把数字型号转化为光信号的，应采用工业级光线交换机。

4 中控室上位PC机

中控室的上位PC机主要完成简单的自动化控制系统的常规操作，其性能要求不高，运行的软件负荷主要就是IFIX工控系统。因此，不需要性能高的PC机，普通家用电脑就可以满足要求。

5 结束语

污水处理厂自动化不仅提高了基层工作人员的工作效率，而且还大大降低生产运行成本，减少不必要的人力物力开支。因此，在建设之初就应科学合理设置自控系统的整体布局。