OPC技術(shù)在城市污水處理中的應(yīng)用

摘要：為了解決WinCC與RSLinx之間的通信以及站與站之間的互操作問題，提出在城市污水處理過程中采用OPC技術(shù)的應(yīng)用方案。首先簡(jiǎn)要介紹了OPC技術(shù)的特點(diǎn)，然后分析了城市污水處理的工藝流程，最后詳細(xì)給出了將OPC技術(shù)應(yīng)用到城市污水處理控制系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)方法。該技術(shù)的應(yīng)用使得系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)無縫集成的同時(shí)，大大簡(jiǎn)化系統(tǒng)復(fù)雜性，并減輕了生產(chǎn)及維護(hù)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，具有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

關(guān)鍵詞：城市污水處理 OPC技術(shù) 無縫集成 開放式系統(tǒng) 監(jiān)控系統(tǒng)

0 引言

目前，城市污水處理系統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備基本上采用分散獨(dú)立的傳統(tǒng)繼保裝置，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)的采集，大都是由廠家自己編寫的專用驅(qū)動(dòng)程序。雖然這些驅(qū)動(dòng)程序可以針對(duì)其專門的硬件進(jìn)行最優(yōu)化讀取，但如果需要集成不同廠家的硬件時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生不同軟硬件之間的數(shù)據(jù)沖突；而且在污水處理過程中會(huì)用到大量結(jié)構(gòu)復(fù)雜的設(shè)備，維護(hù)量大，也不利于整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控、調(diào)度和集中管理。在靖遠(yuǎn)城區(qū)污水處理項(xiàng)目中，為了能低成本地解決這些問題，采用OPC(OLE for process contr01)技術(shù)，在中心控制室設(shè)置調(diào)度監(jiān)控中心，通過主站對(duì)污水處理廠各PLC站進(jìn)行集中控制和監(jiān)視，較好地解決了ControlLogix 1756一L61 PLC和西門子公司的s7-300系列PLC的通信和互操作。 

1 OPC技術(shù)簡(jiǎn)介

隨著過程控制和工業(yè)自動(dòng)化的發(fā)展，自動(dòng)化系統(tǒng)廠商希望能夠集成不同廠家的不同軟硬件設(shè)備，實(shí)現(xiàn)各家設(shè)備之間的互操作；而現(xiàn)實(shí)中不同供應(yīng)商的軟硬件存在著不同的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，供應(yīng)商對(duì)這種標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議專權(quán)享有，難以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無縫集成。在這種情況下，OPC作為一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生，它為工業(yè)環(huán)境中的信息交互提供了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)軟件接口，改變了客戶相對(duì)被動(dòng)的局面。

由于OPC接口的基礎(chǔ)是Microsoft Windows的 COM和DCOM技術(shù)，因此，只有當(dāng)設(shè)備帶有的操作系統(tǒng)是基于Windows COM和DCOM技術(shù)時(shí)，才能使用 OPC接口方法。OPC按照面向?qū)ο蟮脑瓌t，將一個(gè)應(yīng)用程序(OPC服務(wù)器)作為一個(gè)對(duì)象封裝起來，只將接口方法暴露在外面，客戶以統(tǒng)一的方式去調(diào)用這個(gè)方法，從而保證了軟件對(duì)客戶的透明性，使得用戶完全從底層的開發(fā)中脫離出來。OPC規(guī)范了接口函數(shù)，不管現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備以何種形式存在，客戶都以統(tǒng)一的方式去訪問，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的開放性。 

OPC技術(shù)的關(guān)鍵在于它提供了一種高效的通信機(jī)制，其所關(guān)心的是現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的存取方式而不是實(shí)際的數(shù)據(jù)類型，它給工控軟件提供了一種一致的存取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)的方法。OPC的軟件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為客戶端 (client)／服務(wù)器(8erver)模式。由于OPC技術(shù)的采用，使得以更簡(jiǎn)單的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、更長(zhǎng)的壽命、更低廉的價(jià)格解決工業(yè)控制系統(tǒng)成為可能；同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與系統(tǒng)的連接也更加簡(jiǎn)單、靈活、方便。因此，OPC技術(shù)在國內(nèi)工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)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(zhì)分離出來或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，從而使污水得到凈化的過程。靖遠(yuǎn)城區(qū)污水處理流程如圖1所示。

本污水處理工藝分為一級(jí)處理和二級(jí)處理。

一級(jí)處理主要是采用物理法取出懸浮物以及部分有機(jī)物，其具體工藝過程是管網(wǎng)來的污水首先流入迸水控制井，使污水量和水質(zhì)得到調(diào)節(jié)，從而使污水處理達(dá)到穩(wěn)定平衡運(yùn)轉(zhuǎn)；再將污水分別通過粗、細(xì)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(jī)顆粒分離出去，而吸砂機(jī)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(duì)后續(xù)工序設(shè)備的損害，最后進(jìn)入二級(jí)處理。

二級(jí)處理是在一級(jí)處理的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步采用物化法去除污水中的膠體及溶解性物質(zhì)，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(jí)處理過的污水首先進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)進(jìn)行厭氧處理，厭氧池中的污泥吸收污水中的一些有害物質(zhì)后，污水進(jìn)入好氧池，由鼓風(fēng)機(jī)提供微生物所需的氧氣，與池內(nèi)活性污泥混合成混合液；然后在曝氣池中經(jīng)過連續(xù)、充分的曝氣，曝氣一方面使活性污泥處于懸浮狀態(tài)，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(zhǎng)和繁殖，通過微生物的新陳代謝，使有機(jī)物無機(jī)化、有毒物質(zhì)無害化；污水進(jìn)入沉淀池后，沉淀后的污泥流人污泥濃縮池進(jìn)行處理，其中沉淀雜質(zhì)較少的上清液再由污泥回流泵送往厭氧池進(jìn)行循環(huán)處理。經(jīng)過CASS池、接觸池，再經(jīng)加氯消毒后，此時(shí)的水已達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，可排至黃河。

由于污水處理廠產(chǎn)生的大量污泥含有有害、有毒物質(zhì)，會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響，所以，必須對(duì)污泥進(jìn)行及時(shí)處理和處置，使之減量、穩(wěn)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(jìn)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(qū)，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(jīng)過2個(gè)濃縮池濃縮后的污泥，通過投配泵提升到消化池進(jìn)行消化處理。最后進(jìn)入脫水間脫水成較干的污泥即可外運(yùn)處理。 

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)