随着城市化进程加快和环保标准日益严格，污水处理厂的稳定、高效运行变得至关重要。纪庄子污水处理厂作为区域重要的环保基础设施，其原有的自控系统因设备老化、技术落后，已难以满足现代化运营与精细化管理需求。为此，该厂实施了以和利时LK系列PLC冗余方案为核心的自控系统全面升级改造，旨在提升系统可靠性、自动化水平和数据处理能力，保障污水处理过程的连续、稳定与达标排放。
一、 项目背景与挑战
纪庄子污水处理厂原有自控系统采用早期控制设备，存在单点故障风险高、网络通信不稳定、数据处理能力有限、维护困难等问题。一旦关键控制器或网络出现故障，可能导致部分甚至全厂工艺段失控，影响出水水质，带来环境风险。因此，升级改造的核心目标是构建一个高可用、易扩展、智能化的新一代自控系统。
二、 LK冗余方案的技术核心
本次改造选用的和利时LK系列PLC，其硬件冗余方案是系统的基石，主要包括：
- 控制器冗余：采用双CPU热备冗余配置。主控制器发生故障时，备用控制器可在毫秒级内无扰切换，接管控制权，确保控制逻辑连续执行，生产过程不间断。
- 电源冗余：为关键控制器和IO模块配备双路独立供电，避免因单一电源故障导致系统宕机。
- 网络冗余：采用环形光纤工业以太网，具备链路冗余功能。网络任意一点中断，数据可通过备用路径传输，保障通信网络的高可靠性。
- 控制总线冗余：对重要的远程IO站采用冗余总线通信，进一步降低信号传输链路的中断风险。
三、 系统升级改造的主要内容
- 硬件架构重塑：以LK冗余PLC作为核心控制单元，替换原有老旧控制器。重新规划控制站布局，在预处理、生化处理、深度处理、污泥处置等关键工艺段设立独立的冗余控制站，实现分布式控制与集中管理。
- 网络系统升级：构建全厂统一的工业级千兆光纤冗余环网，将各工艺段控制站、中央监控服务器、工程师站、操作员站以及智能仪表高效互联，实现数据高速、可靠传输。
- 监控软件平台更新：部署全新的SCADA（数据采集与监视控制）系统，具备更丰富的图形化人机界面、实时/历史数据库、报警管理、趋势分析及报表生成功能，为运营人员提供直观、全面的生产视图。
- 智能控制策略优化：在稳定可靠的控制平台基础上，集成并优化了诸如溶解氧精确控制、加药量智能调节、水泵机组节能调度等先进控制算法，提升工艺控制的精确性和能效水平。
- 信息安全加固：在控制系统网络中部署工业防火墙，划分安全区域，实现与管理信息网络的逻辑隔离，制定严格的访问控制策略，提升系统整体网络安全防护能力。
四、 实施成效与价值
通过本次基于LK冗余方案的升级改造，纪庄子污水处理厂的自控系统实现了质的飞跃：
- 可靠性显著提升：冗余架构彻底消除了单点故障，系统可用率达到99.9%以上，保障了全年365天不间断稳定运行，有效规避了非计划停机带来的环境与经济损失。
- 自动化与智能化水平提高：全厂工艺流程实现了高度自动化控制，减少了对人工操作的依赖；智能控制策略的应用使关键工艺参数控制更精准，提升了处理效果和运行经济性。
- 运维管理效率优化：集中监控与强大的数据管理功能，使运营人员能够快速掌握全厂状态，及时发现并处理异常。完善的报警和日志系统简化了故障诊断流程，降低了维护难度和成本。
- 数据价值深度挖掘：系统积累了海量、可靠的实时与历史运行数据，为后续进行工艺优化、能耗分析、预测性维护和大数据分析奠定了坚实基础，助力智慧水务建设。
- 符合未来发展趋势：开放、标准化的系统架构具有良好的扩展性，便于未来新增工艺单元或与上层管理平台（如MES、智慧厂区平台）集成，适应工厂长远发展需求。
纪庄子污水处理厂自控系统的成功升级改造证明，采用以LK冗余方案为代表的成熟、可靠工业控制技术，是提升传统基础设施自动化、智能化水平的有效路径。该项目不仅显著增强了污水处理过程的安全性与稳定性，也为同行业在数字化、智能化转型中，如何通过核心控制系统改造实现降本增效、安全可靠运行提供了有价值的参考范例。
