隨著城市化進程加快和環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日益嚴(yán)格，污水處理廠的穩(wěn)定、高效運行變得至關(guān)重要。紀(jì)莊子污水處理廠作為區(qū)域重要的環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施，其原有的自控系統(tǒng)因設(shè)備老化、技術(shù)落后，已難以滿足現(xiàn)代化運營與精細化管理需求。為此，該廠實施了以和利時LK系列PLC冗余方案為核心的自控系統(tǒng)全面升級改造，旨在提升系統(tǒng)可靠性、自動化水平和數(shù)據(jù)處理能力，保障污水處理過程的連續(xù)、穩(wěn)定與達標(biāo)排放。
一、 項目背景與挑戰(zhàn)
紀(jì)莊子污水處理廠原有自控系統(tǒng)采用早期控制設(shè)備，存在單點故障風(fēng)險高、網(wǎng)絡(luò)通信不穩(wěn)定、數(shù)據(jù)處理能力有限、維護困難等問題。一旦關(guān)鍵控制器或網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障，可能導(dǎo)致部分甚至全廠工藝段失控，影響出水水質(zhì)，帶來環(huán)境風(fēng)險。因此，升級改造的核心目標(biāo)是構(gòu)建一個高可用、易擴展、智能化的新一代自控系統(tǒng)。
二、 LK冗余方案的技術(shù)核心
本次改造選用的和利時LK系列PLC，其硬件冗余方案是系統(tǒng)的基石，主要包括：
- 控制器冗余：采用雙CPU熱備冗余配置。主控制器發(fā)生故障時，備用控制器可在毫秒級內(nèi)無擾切換，接管控制權(quán)，確?？刂七壿嬤B續(xù)執(zhí)行，生產(chǎn)過程不間斷。
- 電源冗余：為關(guān)鍵控制器和IO模塊配備雙路獨立供電，避免因單一電源故障導(dǎo)致系統(tǒng)宕機。
- 網(wǎng)絡(luò)冗余：采用環(huán)形光纖工業(yè)以太網(wǎng)，具備鏈路冗余功能。網(wǎng)絡(luò)任意一點中斷，數(shù)據(jù)可通過備用路徑傳輸，保障通信網(wǎng)絡(luò)的高可靠性。
- 控制總線冗余：對重要的遠程IO站采用冗余總線通信，進一步降低信號傳輸鏈路的中斷風(fēng)險。
三、 系統(tǒng)升級改造的主要內(nèi)容
- 硬件架構(gòu)重塑：以LK冗余PLC作為核心控制單元，替換原有老舊控制器。重新規(guī)劃控制站布局，在預(yù)處理、生化處理、深度處理、污泥處置等關(guān)鍵工藝段設(shè)立獨立的冗余控制站，實現(xiàn)分布式控制與集中管理。
- 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)升級：構(gòu)建全廠統(tǒng)一的工業(yè)級千兆光纖冗余環(huán)網(wǎng)，將各工藝段控制站、中央監(jiān)控服務(wù)器、工程師站、操作員站以及智能儀表高效互聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)高速、可靠傳輸。
- 監(jiān)控軟件平臺更新：部署全新的SCADA（數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制）系統(tǒng)，具備更豐富的圖形化人機界面、實時/歷史數(shù)據(jù)庫、報警管理、趨勢分析及報表生成功能，為運營人員提供直觀、全面的生產(chǎn)視圖。
- 智能控制策略優(yōu)化：在穩(wěn)定可靠的控制平臺基礎(chǔ)上，集成并優(yōu)化了諸如溶解氧精確控制、加藥量智能調(diào)節(jié)、水泵機組節(jié)能調(diào)度等先進控制算法，提升工藝控制的精確性和能效水平。
- 信息安全加固：在控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中部署工業(yè)防火墻，劃分安全區(qū)域，實現(xiàn)與管理信息網(wǎng)絡(luò)的邏輯隔離，制定嚴(yán)格的訪問控制策略，提升系統(tǒng)整體網(wǎng)絡(luò)安全防護能力。
四、 實施成效與價值
通過本次基于LK冗余方案的升級改造，紀(jì)莊子污水處理廠的自控系統(tǒng)實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍：
- 可靠性顯著提升：冗余架構(gòu)徹底消除了單點故障，系統(tǒng)可用率達到99.9%以上，保障了全年365天不間斷穩(wěn)定運行，有效規(guī)避了非計劃停機帶來的環(huán)境與經(jīng)濟損失。
- 自動化與智能化水平提高：全廠工藝流程實現(xiàn)了高度自動化控制，減少了對人工操作的依賴；智能控制策略的應(yīng)用使關(guān)鍵工藝參數(shù)控制更精準(zhǔn)，提升了處理效果和運行經(jīng)濟性。
- 運維管理效率優(yōu)化：集中監(jiān)控與強大的數(shù)據(jù)管理功能，使運營人員能夠快速掌握全廠狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理異常。完善的報警和日志系統(tǒng)簡化了故障診斷流程，降低了維護難度和成本。
- 數(shù)據(jù)價值深度挖掘：系統(tǒng)積累了海量、可靠的實時與歷史運行數(shù)據(jù)，為后續(xù)進行工藝優(yōu)化、能耗分析、預(yù)測性維護和大數(shù)據(jù)分析奠定了堅實基礎(chǔ)，助力智慧水務(wù)建設(shè)。
- 符合未來發(fā)展趨勢：開放、標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)架構(gòu)具有良好的擴展性，便于未來新增工藝單元或與上層管理平臺（如MES、智慧廠區(qū)平臺）集成，適應(yīng)工廠長遠發(fā)展需求。
紀(jì)莊子污水處理廠自控系統(tǒng)的成功升級改造證明，采用以LK冗余方案為代表的成熟、可靠工業(yè)控制技術(shù)，是提升傳統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施自動化、智能化水平的有效路徑。該項目不僅顯著增強了污水處理過程的安全性與穩(wěn)定性，也為同行業(yè)在數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型中，如何通過核心控制系統(tǒng)改造實現(xiàn)降本增效、安全可靠運行提供了有價值的參考范例。
