一、 前言
嵊新污水處理工程(一期)位于嵊州市仙巖鎮嚴坑村,采用改良氧化溝污水處理工藝,一期規模日處理量15萬立方米,總投資概算為37639.08萬人民幣,為政府投資項目。
作為污水處理工程,它是一項功在當代、利在千秋的造福工程。嵊新污水處理工程(一期)的自控系統的好壞決定了嵊新污水處理廠出水水質是否能夠達標排放。因污水處理工藝需求的生產率高、生產過程連續,只有提高污水廠自動化水平,就可挖掘其巨大潛力,大幅度地提高處理污水效率和保證出水水質,保證嵊新污水處理廠能長期穩定的達標排放,為嵊州千千萬萬子孫后代造福,為嵊州的環境造福。
二、 系統概述
嵊新污水處理工程(一期)自控系統中央計算機控制系統、現場PLC控制系統、儀表檢測系統、防雷及接地系統、大屏系統,CCTV(閉路電視)系統構成。
建立這樣一個龐大而復雜的系統,并使其真正達到為工藝服務、為生產運行服務、為降低生產運行成本服務,保證水廠能長期穩定的運行,自控系統的自動化水平必須具有很高的水準。整個水廠分布著約3800多個監控信息點。設備多,分布廣,信息量大成為污水廠運行維護的難點,為方便管理人員操作,節省人力,提高自動化水平,通過基于光纖以太環網傳輸技術的嵊新污水處理工程(一期)自控系統,真正做到了各工藝段無人值守。在實現管理自動化的同時,更降低了營運成本。
整個自控系統的現場PLC控制系統由11個現場控制組成,現場分別設置1#均質酸化水解池分控站、2#細格柵分控站、3#斜板沉淀池分控站、4#脫水間分控站、5#加藥間分控站、6#氧化溝分控站、7#平流沉淀池分控站、8#鼓風機房分控站、9#消毒池分控站、10#總配電房分控站和11#萬年亭泵站分控站。其中萬年亭泵站分控站通過GPRS網絡與中控室通訊。
在各工藝段設置的PLC控制器完成所轄區域的設備控制和工藝信號檢測,各PLC控制器通過貫穿全廠的光纖環以太網連接,完成所有設備的實時數據上傳,在監控中心進行實時監控和管理。
在整個系統中,數據傳輸的可靠性和實時性,成為系統運作的關鍵。要求主干通信網絡采用具有冗余環網自愈功能的單模光纖以太網,并輔助以局部的多模點對點光纖通信系統。確保在線路失效或斷線的情況下,系統自動起用另一備援線路,使數據通訊依然可以運作正常而不會間斷,大大提高了系統的可靠性。
TCP/IP協議的光纖以太網是一種開放的網絡,目前在信息化技術領域已占有絕對的統治地位,其支持設備數量多、標準統一、價格低廉的特點,有利于為用戶節省投資。也有利于系統的擴展,以及為其他系統預留接口,方便把其他系統融入到自控系統。在環網系統架構下,輔以遠程監控軟件確保系統運作的穩定性。
在工業應用中,全面采用以太網進行通訊和基于網絡的工業設備,用戶從此擺脫了廠家專有協議和網絡構架的困擾,各種設備便于集成。每一種設備都可以非常方便的連接到以太網這一技術標準完全開放的網絡中來,最大限度克服目前自動化應用中信息孤島的產生。
三、 應用架構
根據水廠實際情況,系統中監控點之間的距離長達幾公里。因此系統環網中使用的12臺Moxa的ED6008-SS-SC(8口單模智能冗余帶ST型光纖接口的工業以太網交換機)采用跳接的方式(如下圖),確保兩監控點之間的距離保持在一定距離以內進行組環。每一臺交換機,由兩個環網架設完畢后,監控中心的主機可以通過光纖環網連接每個監控點的通訊管理機,并對通訊管理機所連接的設備進行實時監控和管理;為保證監控數據傳輸的及時性、可靠性,每臺ED6008-SS-SC都設置了光纖斷線自動報警和電源中斷自動報警,同時在環網中的控制站(污水廠監控中心,分配2臺交換機,構成上位監控點采集的冗余)安裝了OPC Server軟件,用于將SNMP管理信息整合到現有的基于OPC的SCADA系統中,建立具有可視化和控制應用的以太網絡管理。并配合OPC Client,成功地實現了環網斷線或電源掉電的聲光報警。
四、 工業冗余以太網絡工作原理
Moxa工業級冗余以太網絡是一項獨創的科技,其改良自IEEE Standard 802.1w RSTP協議,當網絡發生斷線時,可以立即偵測并回復數據的傳輸,避免因為斷線而造成數據丟失,此為冗余網絡最大的好處。Moxa針對嚴苛的工業環境考慮,將恢復速度提高到了一個相當快的狀態,相較RSTP更為快速。由于現場要實現電力設備的實時監控,對網絡的傳輸速度、穩定性、冗余性以及出現故障時快速判斷故障所在點等性能的要求很高。因此,在該系統中選用Moxa的 ED6008-SS-SC工業以太網交換機,它包含2個百兆光纖網口及6個電口,傳輸距離最高達到40/80Km,足以滿足長距離傳輸及設備串聯的應用。
五、 結語
嵊新污水處理工程(一期)在實施中。Moxa的工業以太網產品ED6008-SS-SC優異的性能和高度的可靠性,充分滿足了現場的實際要求,實現了自控設備信息監控穩定、無誤、實時和無中斷的要求。Moxa的工業以太網產品不但溝通了系統裝置,也傳遞必需的信息給管理者,建構IP化系統,帶來了莫大好處。
在實際檢測中,MOXA工業以太網產品ED6008-SS-SC給我的感覺是質量非常有保證,且技術支持做的也很好,但與其它同類型相比,價格要高的多,這也許就是“出錢買好貨,折本不擔憂”諺語的最好詮釋吧。