OPC技術在城市污水處理中的應用

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技術的應用方案。首先簡要介紹了OPC技術的特點，然后分析了城市污水處理的工藝流程，最后詳細給出了將OPC技術應用到城市污水處理控制系統的具體設計及實現方法。該技術的應用使得系統在實現無縫集成的同時，大大簡化系統復雜性，并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。

關鍵詞：城市污水處理 OPC技術 無縫集成 開放式系統 監控系統

0 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(OLE for process contr01)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Microsoft Windows的 COM和DCOM技術，因此，只有當設備帶有的操作系統是基于Windows COM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。靖遠城區污水處理流程如圖1所示。

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