摘要：在環(huán)境保護和環(huán)境治理的大環(huán)境下，我國各水域?qū)λ|(zhì)達標都有嚴格的規(guī)定，而國家環(huán)保機構(gòu)為了進一步提高治理質(zhì)量和管理效率，開始利用高科技方法實施污水處理工程。現(xiàn)場總線、可編程控制器、集散控制系統(tǒng)、組態(tài)軟件在水處理工程中充分的發(fā)揮了自動化優(yōu)勢，使復雜的監(jiān)控環(huán)境，發(fā)展為無人監(jiān)控及網(wǎng)絡(luò)控制模式。本文以上海白龍港污水處理廠為例介紹了組態(tài)王監(jiān)控軟件在污水處理系統(tǒng)中的應用，并詳細介紹了PLC、工業(yè)以太網(wǎng)、上位機監(jiān)控等技術(shù)在污水遠程集散監(jiān)控系統(tǒng)中實現(xiàn)的功能以及實現(xiàn)方法。
　　
　　一、引言
　　
　　上海白龍港污水處理廠位于浦東新區(qū)合慶鄉(xiāng)東側(cè)長江岸邊，該處已建白龍港預處理廠，新廠擴建位于預處理廠北側(cè)長江邊，總用地面積120Km2。主要包括市中心區(qū)、閔行區(qū)及浦東新區(qū)，這些地區(qū)部分為合流制，部分為分流制。上海污水二期系統(tǒng)已建成輸送管道，預處理廠以及污水排放管，其規(guī)模為172萬m3/d，服務(wù)面積271.7km2，人口355.76萬，考慮近期污水系統(tǒng)完善尚待時日，故白龍港污水廠近期處理水量為120萬m3/d。按照2001年全年污水規(guī)劃，本廠遠期處理水量為210萬m3/d。鑒于該污水規(guī)模較大，生產(chǎn)控制系統(tǒng)采用了*的自動化控制方案，實現(xiàn)對污水處理個流程的控制功能。該控制系統(tǒng)對擴展性、開放性及可持續(xù)性，都具有相當高的要求。
　　
　　二、系統(tǒng)概述
　　
　　本系統(tǒng)采用目前國內(nèi)外污水處理廠廣泛應用并取得良好效果的基于可編程邏輯控制器（PLC）的集散型控制系統(tǒng)，以及監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)。集散型控制系統(tǒng)的特點是將管理層和控制層分開。管理層主要是對全廠的生產(chǎn)過程進行監(jiān)視、數(shù)據(jù)存儲和分析;控制層主要是通過現(xiàn)場PLC或計算機完成各自轄域內(nèi)工藝過程和工藝設(shè)備的自動控制，同時在傳統(tǒng)控制的基礎(chǔ)上，提供了智能控制的可能性。SCADA系統(tǒng)通過現(xiàn)場檢測儀表和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完成對主要工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)采集并對生產(chǎn)流程進行監(jiān)控。通信網(wǎng)絡(luò)采用100Mbps工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)。系統(tǒng)除具備對生產(chǎn)過程的監(jiān)視和控制功能外，數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通信功能也很強大，對運行階段的生產(chǎn)管理、調(diào)度以及科學分析都具有十分重要的意義。本系統(tǒng)考慮到遠期污水廠擴大規(guī)模或進行改造，自控設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)及上位機管理系統(tǒng)都有可擴展的特點，為了保證正常生產(chǎn)，系統(tǒng)要具備*的穩(wěn)定性和可靠性。
　　
　　三、工藝與功能要求
　　
　　污水處理的主要對象是泥和水，泥主要通過沉淀排出，污水則要經(jīng)過充分反應處理后達標后才能被排出。在污水經(jīng)過各工序的過程中，每個工序相應的工藝控制設(shè)備都需要進行監(jiān)控。該污水處理廠采用的工藝流程如圖1所示，主要控制部分為加藥間、沉淀池、污泥脫水、中水回用等環(huán)節(jié)等。污水流程圖：　　
　　沉淀池需要通過加藥環(huán)節(jié)來對原水進行處理，在反映器中與混凝劑和聚合物反映去除相應化學物質(zhì)，在經(jīng)過污泥循環(huán)和沉淀，進而將處理后的水排放，該控制系統(tǒng)是整個水處理的主要流程，工藝流程如圖2所示。　　
　　根據(jù)該系統(tǒng)的工藝，對組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)功能如下：
　　
　　1、對該系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備運行狀態(tài)進行動態(tài)監(jiān)視并按照自動運行模式控制現(xiàn)場設(shè)備運行。
　　
　　2、具有故障報警（聲光報警）功能，保存報警記錄，并能進行簡單設(shè)備切換處理。
　　
　　3、在手動運行模式下，操作工可通過下位機啟停、調(diào)節(jié)現(xiàn)場設(shè)備的運行方式。
　　
　　4、和上位機進行通訊，上傳系統(tǒng)數(shù)據(jù)，接受并執(zhí)行上位機的操作指令。
　　
　　5、具有加密功能，進行操作權(quán)限管制
　　
　　四、系統(tǒng)與控制方案
　　
　　該污水處理監(jiān)控系統(tǒng)主體包括工藝監(jiān)控工作站、電力監(jiān)控工作站、管理工作站、工程師站及備份工作站、7個PLC控制站，網(wǎng)絡(luò)采用100Mbit／s的以太網(wǎng)，系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)如圖3所示：　　
　　2、沉淀池總圖：（如圖4所示）　　
　　3、沉淀池可以將每條處理線進一步細化，從而實現(xiàn)更多設(shè)備的控制，如圖5所示：　　
　　該系統(tǒng)上位機控制系統(tǒng)具有以下功能：
　　
　　1、對整個系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備及運行結(jié)果（泥位、液位、流量）具有控制、監(jiān)視、參數(shù)設(shè)定、故障報警、故障診斷功能。
　　
　　2、根據(jù)污水處理工藝和邏輯的要求，嚴格執(zhí)行設(shè)備開啟、停止、故障或緊急停機等控制。
　　
　　3、系統(tǒng)動態(tài)顯示，畫面將各個工藝流程直觀的顯示在屏幕上，可以實時監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備的工作狀態(tài)和參數(shù)。
　　
　　4、選擇合理的自動運行模式，使整個系統(tǒng)的運行處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)，并能達到污水處理的工藝要求。
　　
　　5、當設(shè)備或控制參數(shù)接近非正常狀態(tài)時，界面有報警提示，并伴有聲音報警。
　　
　　6、進行報警歷史記錄，將故障分類整理歸檔，且報警記錄不可刪除，用于事故分析和追憶。
　　
　　7、歷史數(shù)據(jù)通過歷史庫進行存儲，操作人員可以方便的生成重要設(shè)備和監(jiān)測指標的運行報表和曲線，并具有隨時進行調(diào)用、打印功能。
　　
　　8、系統(tǒng)具有用戶權(quán)限管理功能，對工程各關(guān)鍵操作都設(shè)有不同級別的權(quán)限，以保證系統(tǒng)的安全性。
　　
　　六、總結(jié)
　　
　　本系統(tǒng)目前已投入運行，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。由于監(jiān)控系統(tǒng)對整個生產(chǎn)過程都進行了實時監(jiān)控，操作人員只需要通過監(jiān)視器就能了解生產(chǎn)運行情況，同時能夠?qū)崟r掌握工藝過程中各工藝參數(shù)的變化情況，并通過聲光報警、語音報警，對所發(fā)生的事故能夠及時處理，具有故障自動診斷功能，一旦數(shù)據(jù)超出正常允許范圍會發(fā)出自動停機命令，便于安排運行，檢修計劃，大大提高了工作效率，實現(xiàn)了節(jié)能降耗、提高水質(zhì)的目標，為合理調(diào)度提供了決策依據(jù)。該系統(tǒng)與廠內(nèi)其他控制系統(tǒng)均具有數(shù)據(jù)通訊接口，具有良好的擴展性，能夠為生產(chǎn)管理提供可靠的數(shù)據(jù)。