中国专家学者协会会员 郝银凤
（内蒙古乌海市节约用水办公室，016000，乌海）

     摘 要：乌海市污水处理厂扩建工程自控系统按照集中监控、管理、分散控制的原则，由中控室监控计算机、现场控制分站通过工业控制网构成实时监控系统，由可编程控制器通过工业级环行光纤Ether Net网协议与污水处理厂一期自控系统平台构成生产调度系统的方案，实现优化管理合理调度，达到优化控制、节能降耗的目的。
      关键词：污水处理 自控系统 监控 管理

      污水处理厂自控系统是整个污水处理工程的重要组成部分，其设计好坏与控制设备选择是否适当，不仅关系着自控系统的性价比的高低而且对以后整个污水处理厂运行维护的难易有着重要影响。笔者以乌海市污水处理厂扩建工程为例，对污水处理厂自控系统的设计进行详细阐述。
      本污水处理厂工程自控系统采用“集中监控、管理、分散控制”的集散型系统。由中控室监控计算机、现场控制分站（可编程控制器PLC）通过工业控制网构成实时监控系统（SCADA）。可编程控制器PLC通过工业级环行光纤Ether Net网协议（TCP/IP）与一期自控系统平台构成生产调度系统。若中控室监控计算机故障，各现场分站仍能独立和稳定工作。
       一、控制系统的构成：
     包括现场测量控制层，监控管理层和生产调度层。
      1.现场测控层
      现场测控层由2个PLC主站组成：PLC1主站设在污泥泵房，负责污泥泵房、二沉池、卡鲁塞尔2000氧化沟等设备的自动控制和数据采集；PLC2主站设在高密度沉清池上层配电间，负责高密度沉淀池、二次提升泵房、加药间、出水流量、水质等的自动控制和数据采集。
      堆肥系统、脱水机房增加设备自带控制器和检测仪表，并具有以太网通讯功能。
现场测控站通过交换机同工业控制网通讯并与监控管理层进行数据通信及信息交换。通过人机界面HMI上在线设定各种控制参数，在线编程，实时显示该处理工段的监控画面及各种图形、曲线、表格、文字及报警等；
      2.监控管理层
      监控管理层由一期控制平台实现。
      监控管理层还应具有上呈下达的功能，其通过光纤高速工业控制网络能把各种指令传达到现场测控层，通过以太网能将各种信息上呈到生产调度层。
      3.生产调度层
     生产调度层是由现有污水厂局域网实现。
      二、控制操作系统
      包括两部分：由PLC自主控制，按预设的顺控流程，控制设备的开停，完成生产过程。通过中控室操作画面及键盘由人工控制单个设备开停。
      1.PLC顺序控制要求
      卡鲁塞尔2000氧化沟：推流器、搅拌器，表曝机充氧量的调节（调节范围在25%-100%），可以针对不同水质、水量的情况在充氧、搅拌和推流的能量分配上实现最优的匹配，保证氧化沟系统最低的能耗和最佳的处理效果。推流器按预定运行周期和运行时间连续运行，运行周期和运行时间可人工或根据进水量自动调整。表曝机根据溶解氧和进水流量控制速度。
      二沉池：二沉池吸泥机按预定运行周期和运行
      时间连续运行，运行周期和运行时间可人工或自动调整。
污泥泵房：回流污泥泵自动模式有两种：污泥回流量定值控制、进水量的比例控制。回流比可根据污泥泵房MLSS进行自动修正。剩余污泥泵自动模式为定时定量排放。
      二次提升泵房：根据液位进行控制。在主站设定几个液位值，根据测得的液位值与设定液位值比较，自动增减运行的台数，并且自动累计每台泵运
行时间，实现泵的自动轮换运行。
      堆肥系统：该系统为成套设备，自带控制器装置、检测仪表，通过通讯与中控室链接，其状态、运行参数受中控室监控。
      污泥浓缩脱水系统：浓缩脱水机、加药系统为成套设备，自带控制器装置、检测仪表，通过通讯与中控室链接，其状态、运行参数受中控室监控。
      2.人工操作要求
      人工操作在计算机画面上选控，计算机运行闭锁条件检查、语音画面提示、权限检查、多道确认等方法，满足操作的防误要求。为便于管理，操作的详细情况（包括操作人、时间、对象、操作成功/失败、失败原因等）应记录存盘。
       三、控制系统功能
      整个计算机自动控制系统的主要功能包括：控制功能、显示功能、数据通信功能、综合信息管理功能。
      1.控制方式
      污水处理厂设备控制操作分为三种方式。
      第一种方式为手动控制。手动控制时可分别在有关高、低压开关柜及就地控制盘、按钮箱上手动操作控制设备的开/停。
      第二种方式是在主控室操作站通过键盘或鼠标人工集中远控（软手动）。
      第三种方式是现场PLC控制站根据事先编制的控制程序及工艺参数，实行自动控制，无需人为干预。
      各PLC分站是该生产区段内所有工艺、电气参数的集中点，这些数据由各PLC分站通过网络送至中控室工控机，在中控室工控机进行分析处理后，向各分站内工艺设备发出相关的测控指令，指挥生产，从而实现各个工艺流程的全自动控制。
      2.动态图形及实时数据显示
      在中控室服务器上，可动态实时显示全厂工艺流程，并在图中相应位置显示参数的实时变化情况和各种电气设备的开/关状态，为操作和管理提供依据。这些画面将按最接近实际工艺流程的形式进行设计，使操作人员能对现场更客观观察，以便于准确操作。
     在主计算机显示器上，可以显示全厂工艺流程和变配电系统图，并在图中相应位置显示其参数的实时变化情况。
      具体包括以下内容：
      卡鲁塞尔2000氧化沟工艺流程图
      二次提升泵、高密沉淀池、转盘滤池、加药动态工艺流程图
      堆肥系统动态工艺流程图
      污泥脱水车间动态工艺流程图
      全厂工艺流程图
      全厂视频监视系统图
      全厂检控仪表区位图
      全厂总平面图
      3.数据处理功能
      各监控站采集的数据通过高速数据通道传送到中控室服务器，进行分类存贮和处理，以便于今后数据查询。
     4.生产报表的打印经过数据处理后的参数可自动制成各类报表，包括全厂生产的日报表、月报表和年报表、事故报表和各类设备开/停机时间表。
     报表以一个班工作时间8小时为准，一天三班，班报表的形式包括正确的班次、日期、报表名称、采样点编号、计量单位以及每个采样点的平均值、最小值、最大值、累积值，班的处理水量、能耗、单耗或成本，进行打印机存储。日、月、年报表的形式与班报表形式类同，但报表的时段为日、月、年。报表的存储以月为单位存入磁盘。
      5.趋势图的显示
      生产过程定时采集的数据可自动制成过程变化曲线、参数时序曲线、计量累积曲线、处理水量、PH、温度、SS、NH4-N、能耗曲线、事故报警总表等，可直观反映污水处理厂状态，便于操作管理人员的工作。
      6.报警功能
      系统对进水流量、水质及出厂水流量、PH值等重要参数均设置越限报警功能，一旦发生报警，能实时地在主站终端的屏幕上特定报警区域显示。
      过程检测或运转设备出现越限或故障时，流程图上相应的图例红光闪动，并发出报警声响加以提示。除了流程图上有报警显示外，设若干幅全厂报警一览表，以便全面了解设备运行工况和报警的查线。