随着我国科学技术和社会经济的飞速发展，环境污染问题，尤其是水污染问题已经引起社会各界的高度重视。污水处理厂的筹建和投运已经成为目前我国各大城市市政工程的热门项目。为确保污水处理工艺和设备能够长期安全可靠地运行，需要建立一套集管理和控制为一体的智能控制系统。为此，根据实际情况，采用工业控制计算机、PLC可编程序控制器和常规检测仪表设计了一套运行可靠的城市污水处理厂自动控制系统和远程诊断、维护系统，该设计本着“简捷、安全、实用、可靠”的原则，及时掌握和了解污水厂工艺各流程的运行丁况、工艺参数的变化及大小；优化各工艺流程的运行，保证出水水质，降低处理成本，提高运行管理水平，使水厂长期正常稳定地运行，取得最佳效益。自动控制系统是紧密结合工艺，集控制功能、管理功能和数据处理功能于一体的自控系统，实现对厂各种电气设备、工艺参数、运行工况进行监视、操作控制和管理。

 

 一、污水处理厂自动控制系统设计原则

        污水处理厂自动控制系统为了实现被控对象(如电机、电磁周等)的工艺要求，以提高生产效率和出水水质，在设计控制系统时应遵循以下基本原则：
     (1)可靠性原则：污水处理关系到一个城市居民的身体健康和居住投资环境，因此设计的可靠性原则为各原则之首。
     (2)技术成熟性原则：在设计中，既要考虑满足设计的需要，又要注重采用成熟、先进、便于日后维护的设备和技术。
     (3)技术经济性原则：注重现在及将来技术发展的需要，选用实用强、兼容性好、性价比高的方案和设备配置。
     (4)可扩展性原则：设计时采用开放性好、易于扩展的软、硬件系统。

二、整体方案设计
      污水处理厂的设备量大、信号类型多、控制地点分散，采用以继电器和各种控制开关为主的就地控制方式，故障率高且控制精度低，很难实现集中监控和统一管理。为了提高生产率，稳定出水质量，全厂自动控制系统采用DCS方式，在中央控制室对整个下况进行监视并发布调试命令，各工序采用独立原理进行系统配置和运行。自动控制系统采用开放式工业以太网结构，通过中央控制室完成对MCCl、MCC2控制站的远程控制，对每个控制点提供3种控制方式(现场手动、远程手动、远程遥控)，实现各个工艺单元的逻辑控制功能，并实现与MCC4的数据交换和监测功能。在人机界面上采用人性化设计，在现场以及中央控制室均设置相应的运行状态显示和分级报警及故障信息显示。在每个污水处理厂还设立了远程传输站，和污水处理调度中心进行数据无缝实时对接，并可以在中心站对每个现场站进行程序级的诊断。

　　1、 WINCC组态
        中央控制室利用WINCC进行上位机系统组态生成上位机监控系统，对PLC采集到的数据进行数据处理，并实时显示设备的运行状态、运行时间，故障报警处理，报表输出等，实现全厂所有设备的监控。本系统包括监控主界而和多个控制站子界面，主界面包括全厂所有设备及管线，为了反映各设备的运行情况并反映污水流动工艺过程，分别制作了MCCl、MCC2、MCC4子界面，还有报表打印、交接班登录界面等辅助界而。WINCC标准化的组态界而，人机接口能力强，易于掌握，方便设计、调试和现场运行。中央控制室采用1台服务器和2台冗余客户机，并装有UPS漏电保护。运行操作人员登录系统后可以查看全厂设备运行状态、设备运行时间和累计运行时间、主要水质参数的趋势图，并可获得报警、故障信息，最后生成各种报表。
　　2、PLC控制系统
        根据工艺要求，PLC上电自检无误后，根据上位机监控系统的信号来控制全厂设备的启停、正反转等动作。PLC完成污水处理厂全部设备如进水泵、粗格栅、皮带输送机等的数据采集，简单运算处理后上传给上位机监控系统。当电路发生断路、短路或过载等时，PLC采集的数据就会超过设定的阈值，PLC将控制设备停止，同时给上位机监控系统发送报警信号。全部传感器均采用在线仪表，变送器将采样数据转换成4～20mA标准电流信号，直接传人SM331、332(模拟量输入、输出模块)，经模数变换成0～27648的数字量。开关量的输入输出传人SM321、322(数字量输入、输出模块)。进水泵房中8台水泵的启停控制要求是，超声波液位计测得的液位超过或等于给定液位时顺序开肩可开启的进水泵。顺序的含义为停机时间长者为先，依次类推：可开启的含义是遥控状态且无故障的泵，当液位低于液位控制最小液位时关闭所有进水泵。
　　3、数据通信
        本系统通过光纤将中央控制室和3个分控室连接成一个网络。通过客户机操作站和CPl613通信卡和光纤链路模块(OLM)相连接，实现了下位机PLC控制单元与上位机WINCC组态软件之间的数据通信。在工控机上安装有以太网卡，下位机带有CP340通信模块，如果和现场的一些仪表通讯不便于接线，还可以采用无线通讯模块SY-WT6达到几公里的无线传输。为了使上位工控机与下位机PLC成功实现通信，需首先对CP340初使化，然后利用WINCC中标签(Tag)归档的功能直接将上位工控机中的内存变量与PLC中的位(Bit)、字(Word)或双字(DWord)连接起来。通过以太网将上位计算机系统和现场监测与控制点紧密地结合成一个局域网整体，加上PLC远程安全通讯模块SY-RSCM，构成一个完整的局域网和广域网的一体化系统，可以很方便地利用PLC系统所特有的功能，实现对整个控制系统的在线远程诊断功能。

        本系统避免了集中型控制系统存在的危险性，当控制室电脑或某一分控站PLC出现故障时，各分控站PLC不会受影响仍执行各自的程序，完成各分控站的控制功能，提高了系统的可靠性；PLC控制器本身可以说是免维护产品，维护查找故障方便快捷。整个污水厂控制系统通过PROFIBUS现场总线进行通讯，由S7—200、300系列的PLC组成网络，方便与上层治理系统通讯，增加了远程通讯模块SY-RSCM，通过ADSL或者3G上网，可以实现现场的PLC系统和远端的监控中心进行数据传输、远程PLC的程序级诊断和现场视频传输。系统通过PROFIBUS现场总线可方便的增加现场中断站，通过增加I／O模块同一终端站也很轻易的进行扩展，具有可塑性强的特点。自控系统的投人运行，提高出水水质、降低能源消耗从而达到降低运行成本的目的。