引言
目前，城市污水處理系統的監控設備基本上采用分散獨立的傳統繼保裝置，對于現場設備數據的采集，大都是由廠家自己編寫的專用驅動程序。雖然這些驅動程序可以針對其專門的硬件進行最優化讀取，但如果需要集成不同廠家的硬件時，就會產生不同軟硬件之間的數據沖突；而且在污水處理過程中會用到大量結構復雜的設備，維護量大，也不利于整個系統的監控、調度和集中管理。在靖遠城區污水處理項目中，為了能低成本地解決這些問題，采用OPC(OLEforprocesscontr01)技術，在中心控制室設置調度監控中心，通過主站對污水處理廠各PLC站進行集中控制和監視，較好地解決了ControlLogix1756一L61PLC和西門子公司的s7-300系列PLC的通信和互操作。
1OPC技術簡介
隨著過程控制和工業自動化的發展，自動化系統廠商希望能夠集成不同廠家的不同軟硬件設備，實現各家設備之間的互操作；而現實中不同供應商的軟硬件存在著不同的標準和協議，供應商對這種標準和協議專權享有，難以實現系統的無縫集成。在這種情況下，OPC作為一種工業標準應運而生，它為工業環境中的信息交互提供了統一的標準軟件接口，改變了客戶相對被動的局面。
由于OPC接口的基礎是MicrosoftWindows的COM和DCOM技術，因此，只有當設備帶有的操作系統是基于WindowsCOM和DCOM技術時，才能使用OPC接口方法。OPC按照面向對象的原則，將一個應用程序(OPC服務器)作為一個對象封裝起來，只將接口方法暴露在外面，客戶以統一的方式去調用這個方法，從而保證了軟件對客戶的透明性，使得用戶完全從底層的開發中脫離出來。OPC規范了接口函數，不管現場設備以何種形式存在，客戶都以統一的方式去訪問，實現了系統的開放性。
OPC技術的關鍵在于它提供了一種高效的通信機制，其所關心的是現場數據的存取方式而不是實際的數據類型，它給工控軟件提供了一種一致的存取現場設備數據的方法。OPC的軟件系統結構為客戶端(client)／服務器(8erver)模式。由于OPC技術的采用，使得以更簡單的系統結構、更長的壽命、更低廉的價格解決工業控制系統成為可能；同時，現場設備與系統的連接也更加簡單、靈活、方便。因此，OPC技術在國內工業控制領域得到了廣泛的應用。
2水處理工藝流程
污水處理就是利用各種不同的方法，將污水中所含污染物質分離出來或將其轉化為無害物質，從而使污水得到凈化的過程。
本污水處理工藝分為一級處理和二級處理。
一級處理主要是采用物理法取出懸浮物以及部分有機物，其具體工藝過程是管網來的污水首先流入迸水控制井，使污水量和水質得到調節，從而使污水處理達到穩定平衡運轉；再將污水分別通過粗、細格柵，以截阻粗大的懸浮物；然后在沉砂池中利用重力分離原理，將污水中的砂粒、礦渣等較大的無機顆粒分離出去，而吸砂機則將沉砂吸出，送到砂水分離器。沉砂池的作用是將污水中的沙礫分離出來，防止其對后續工序設備的損害，最后進入二級處理。
二級處理是在一級處理的基礎上，進一步采用物化法去除污水中的膠體及溶解性物質，其主要工藝采用CASS池(包括厭氧池、好氧池和沉淀池)T藝生化處理，包括：一級處理過的污水首先進入厭氧區進行厭氧處理，厭氧池中的污泥吸收污水中的一些有害物質后，污水進入好氧池，由鼓風機提供微生物所需的氧氣，與池內活性污泥混合成混合液；然后在曝氣池中經過連續、充分的曝氣，曝氣一方面使活性污泥處于懸浮狀態，與廢水充分接觸；另一方面，通過曝氣，向活性污泥供氧，保持好氧條件，使微生物正常生長和繁殖，通過微生物的新陳代謝，使有機物無機化、有毒物質無害化；污水進入沉淀池后，沉淀后的污泥流人污泥濃縮池進行處理，其中沉淀雜質較少的上清液再由污泥回流泵送往厭氧池進行循環處理。經過CASS池、接觸池，再經加氯消毒后，此時的水已達到國家排放標準，可排至黃河。
由于污水處理廠產生的大量污泥含有有害、有毒物質，會對周圍環境產生不利影響，所以，必須對污泥進行及時處理和處置，使之減量、穩定、無害化以及能被綜合利用。污泥的處理包括消化、濃縮等過程。初沉池沉淀的生污泥通過泵提升到重力濃縮池進行濃縮。二沉池沉淀的活性污泥一部分由回流泵提升到CASS池的厭氧區，以增加活性污泥濃度；另一部分通過泵提升到氣浮濃縮池。經過2個濃縮池濃縮后的污泥，通過投配泵提升到消化池進行消化處理。最后進入脫水間脫水成較干的污泥即可外運處理。
3系統結構
根據污水處理丁藝特點、構筑物的分布及整體控制要求，整個自動控制系統設置了3個現場PLC監控站和1個中心控制室，從而實現了分散檢測和控制、集中顯示和管理的原則。其中，3個現場監控站分別負責污水處理過程中的粗格柵及污水提升泵房控制室、變配電室控制室、污泥脫水機房控制室；而中心控制室設在廠區綜合辦公樓內，中央控制室中的中央監控機可以監視全廠工藝設備的運行狀態、工藝過程中的各種參數、主要設備的控制和事故報警、主要參數的越限報警等。下位機系統采用PLC，上位機系統采用IPC(工業PC機)。自控系統采用集散型控制系統，即由上位機、通信網絡、現場控制站(PLC可編程序控制器)以及就地控制盤組成。各現場控制站設置在就地控制室內，控制站將采集到的各種參數及信號傳送到中央監控管理計算機，并接收上位機指令。當上位機發生故障時，系統仍能按照預編程序對轄區內的設備進行控制。CASS反應池就地控制盤(箱)設置在潷水器附近，其將采集到的各種參數及信號通過現場控制站傳送至中央監控管理計算機，并接收上位機指令，對潷水器的潷水過程進行控制和監視。就地控制盤(專用控制裝置)位于被控設備附近，作為工藝設備成套的控制裝置，其控制功能有3種：①就地手動控制，一般在自動控制系統出現故障或檢修時用到；②遠程遙控控制，操作員在中心控制室進行控制，一般用于異常情況下的控制；③自動控制，正常情況下系統運行在自動控制模式下。
控制級別由高到低依次為：現場手動控制、遙控控制、自動控制。
另外，為了使經營管理人員能及時了解掌握現場情況，提前發現隱患并及時處理，保證污水廠正常運行，設立了攝像系統，以監視廠內生產及安全保衛狀況；在污水廠圍墻邊上，還設置了紅外入侵探測系統，以防止外人非法入侵。
3．1系統硬件選型
考慮到污水處理控制對系統安全性、可靠性、可維護性和靈活性的要求，本系統硬件組成包括現場控制站(粗格柵提升泵房現場控制站和變配電室控制站)和污泥脫水機房現場控制站。粗格柵及污水提升泵房控制室和變配電室控制室采用AB系列的PLC，而污泥脫水機房控制室采用西門子的$7-300系列PLC；上位機選擇研祥工控計算機(IPC810A4套)；CPU：PIV／3．0GHz；內存：lGB的DDR；硬盤驅動器：160GB；光盤驅動器：DVD±RWIEEE1394卡；多串口卡標準鍵盤、鼠標、USB接口、通信接口、顯示卡等；低壓電氣選用德力西低壓電氣產品；美國HP公司彩色噴墨打印機2臺，激光打印機(黑白)l臺；UPS電源(不間斷電源)選用Santak公司的產品，4臺。
結束語
在靖遠城區污水處理項目中利用OPC技術開發的智能控制系統，降低了系統造價，保證了通信網絡良好的兼容性和穩定性，實現了不同廠商設備的無縫集成；同時保證了通信的快速性，并為生產工藝的進一步改進提供了方便，降低了生產和維護成本，更減輕了生產及維護工人的勞動強度，具有很好的經濟效益和社會效益。
