一、引言

随着杭州市萧山区经济高速发展和城市人口不断增加，污水处理行业也快速发展起来，污水处理厂的自动控制系统成为污水处理稳定运行的关键。针对污水处理厂自动控制系统及污水工艺设备安全运行的重要性，提出PLC和监控组态软件技术在污水处理项目应用的经验，并以实际系统为例，说明自动控制系统的组成及实现。

二、系统介绍

1.系统结构：
为了保证污水处理厂自动控制系统的稳定性和可靠性，设计中采用了四级控制和管理方案对整套污水处理系统进行监控，管理层可实时监测污水处理的运行状况，有助于管理层做出正确的规划。监控层选用两台工业控制计算机进行冗余，实时观察设备的运行状况。控制层选用西门子公司PLC（S7400+S7300+S7200）做为控制器，充分显示了“集中监测，分散控制”的原则。设备层采用了运行记录仪、超声波流量计、COD在线测试仪、PH（工业酸度）在线测试仪、变频控制器等，并配备相应的软件，确保可靠、有效地运行。

2.系统网络拓扑图：

3.系统构成

上位机监控软件采用力控ForceControl监控组态软件（网络版），本软件提供的人机交互界面，使操作人员可以通过CRT直观地了解现场各工艺参数及故障报警，根据生产需要发出相应的控制指令；另外使用数据存储服务器记录历史数据，为提高生产效率制定新的生产方案提供可靠的依据。控制核心采用西门子PLC，其特点是体积小、功能多、可靠性高。编程后的PLC能够按照内部程序对系统进行实时监控，程序启停现场设备。

由于现场监控点多、布局分散，且各工序工艺独立，为简化电缆铺设、降低系统成本、提高系统稳定性，采用四台PLC组建了PROFIBUS网络对生产工艺进行监控。其中PLC控制均质调节池、再生池、沉淀池、水解池、好氧池、二沉池、污泥脱水、消毒、一级处理的所有设备及传感器。PLC间数据通过总线进行数据交换，实现数据共享。

操作人员通过力控ForceControl监控组态软件向PLC发出相应的控制指令后，由PLC对现场进行直接控制。此时即便上位机出现故障（如死机、掉电等），也不会影响系统的正常工作，大大提高了系统的安全稳定性。工艺流程图如下：

4.测控方式：

污水处理过程的共同特点是开关量多，模拟量少，以逻辑控制为主，闭环控制为辅。整套污水处理流程有多个监控点，包括液位、PH值、溶氧、浊度、频率、泵运行状态等。每个PLC均由电源、处理器、接口、输入输出模块和通讯模块组成，他们之间通过总线连接，每个PLC均采用相同的编程方法，有利于编写和扩展程序。各模拟量参数通过相应的变送器输出4~20mA的标准信号，通过屏蔽电缆接至PLC的AI模块。各模拟量输出控制信号是以4~20mA的标准信号，从PLC的AO模块通过屏蔽电缆接至相应设备。这些设备包括变频器、启闭阀门。数字输入信号为24V直流电信号，通过电缆接至PLC的DI模块。数字输出控制信号为24V直流电信号，从PLC的DO模块通过电缆接至现场设备。每台现场设备原则在其相应现地箱上输出有三个状态信号：故障、运行/停止、手动/自动，和一个启动信号。为了使现场与PLC完全隔离，PLC所有数字量模块与现地箱中间须加辅助继电器。所有输出信号（包括模拟量和数字量）由PLC内部程序或上位机指令控制。

5.软件设计：

三、结束语：

该污水处理厂的自动控制系统实现了实时监控、故障报警、历史数据存储和查询、报表的显示和打印等多项功能，且用户界面操作良好，易于学习。系统具有良好的通用性、可扩展性和可维护性。由于具有设计简单、投资少、控制效果好、易维护等优点，大大降低了工人的劳动强度、提高了管理水平、达到了设计要求，适用于中小型污水处理厂。