摘要：在環(huán)境保護(hù)和環(huán)境治理的大環(huán)境下，我國(guó)各水域?qū)λ|(zhì)達(dá)標(biāo)都有嚴(yán)格的規(guī)定，而國(guó)家環(huán)保機(jī)構(gòu)為了進(jìn)一步提高治理質(zhì)量和管理效率，開(kāi)始利用高科技方法實(shí)施污水處理工程。現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)、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(dòng)化優(yōu)勢(shì)，使復(fù)雜的監(jiān)控環(huán)境，發(fā)展為無(wú)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(yīng)用，并詳細(xì)介紹了PLC、工業(yè)以太網(wǎng)、上位機(jī)監(jiān)控等技術(shù)在污水遠(yuǎn)程集散監(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的功能以及實(shí)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(zhǎng)江岸邊，該處已建白龍港預(yù)處理廠，新廠擴(kuò)建位于預(yù)處理廠北側(cè)長(zhǎng)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(yù)處理廠以及污水排放管，其規(guī)模為172萬(wàn)m3/d，服務(wù)面積271.7km2，人口355.76萬(wàn)，考慮近期污水系統(tǒng)完善尚待時(shí)日，故白龍港污水廠近期處理水量為120萬(wàn)m3/d。按照2001年全年污水規(guī)劃，本廠遠(yuǎn)期處理水量為210萬(wàn)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(dòng)化控制方案，實(shí)現(xiàn)對(duì)污水處理個(gè)流程的控制功能。該控制系統(tǒng)對(duì)擴(kuò)展性、開(kāi)放性及可持續(xù)性，都具有相當(dāng)高的要求。
　　
　　二、系統(tǒng)概述
　　
　　本系統(tǒng)采用目前國(guó)內(nèi)外污水處理廠廣泛應(yīng)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(diǎn)是將管理層和控制層分開(kāi)。管理層主要是對(duì)全廠的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)視、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析;控制層主要是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)PLC或計(jì)算機(jī)完成各自轄域內(nèi)工藝過(guò)程和工藝設(shè)備的自動(dòng)控制，同時(shí)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)儀表和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備完成對(duì)主要工藝參數(shù)的數(shù)據(jù)采集并對(duì)生產(chǎn)流程進(jìn)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(duì)生產(chǎn)過(guò)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(qiáng)大，對(duì)運(yùn)行階段的生產(chǎn)管理、調(diào)度以及科學(xué)分析都具有十分重要的意義。本系統(tǒng)考慮到遠(yuǎn)期污水廠擴(kuò)大規(guī)模或進(jìn)行改造，自控設(shè)備、通信網(wǎng)絡(luò)及上位機(jī)管理系統(tǒng)都有可擴(kuò)展的特點(diǎn)，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(duì)象是泥和水，泥主要通過(guò)沉淀排出，污水則要經(jīng)過(guò)充分反應(yīng)處理后達(dá)標(biāo)后才能被排出。在污水經(jīng)過(guò)各工序的過(guò)程中，每個(gè)工序相應(yīng)的工藝控制設(shè)備都需要進(jìn)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(guò)加藥環(huán)節(jié)來(lái)對(duì)原水進(jìn)行處理，在反映器中與混凝劑和聚合物反映去除相應(yīng)化學(xué)物質(zhì)，在經(jīng)過(guò)污泥循環(huán)和沉淀，進(jìn)而將處理后的水排放，該控制系統(tǒng)是整個(gè)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(duì)組態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)功能如下：
　　
　　1、對(duì)該系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)視并按照自動(dòng)運(yùn)行模式控制現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行。
　　
　　2、具有故障報(bào)警（聲光報(bào)警）功能，保存報(bào)警記錄，并能進(jìn)行簡(jiǎn)單設(shè)備切換處理。
　　
　　3、在手動(dòng)運(yùn)行模式下，操作工可通過(guò)下位機(jī)啟停、調(diào)節(jié)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行方式。
　　
　　4、和上位機(jī)進(jìn)行通訊，上傳系統(tǒng)數(shù)據(jù)，接受并執(zhí)行上位機(jī)的操作指令。
　　
　　5、具有加密功能，進(jìn)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(gè)PLC控制站，網(wǎng)絡(luò)采用100Mbit／s的以太網(wǎng)，系統(tǒng)拓?fù)浣Y(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(xiàn)進(jìn)一步細(xì)化，從而實(shí)現(xiàn)更多設(shè)備的控制，如圖5所示：　　
　　該系統(tǒng)上位機(jī)控制系統(tǒng)具有以下功能：
　　
　　1、對(duì)整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備及運(yùn)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(bào)警、故障診斷功能。
　　
　　2、根據(jù)污水處理工藝和邏輯的要求，嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備開(kāi)啟、停止、故障或緊急停機(jī)等控制。
　　
　　3、系統(tǒng)動(dòng)態(tài)顯示，畫(huà)面將各個(gè)工藝流程直觀的顯示在屏幕上，可以實(shí)時(shí)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(dòng)運(yùn)行模式，使整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行處于安全穩(wěn)定的狀態(tài)，并能達(dá)到污水處理的工藝要求。
　　
　　5、當(dāng)設(shè)備或控制參數(shù)接近非正常狀態(tài)時(shí)，界面有報(bào)警提示，并伴有聲音報(bào)警。
　　
　　6、進(jìn)行報(bào)警歷史記錄，將故障分類(lèi)整理歸檔，且報(bào)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(guò)歷史庫(kù)進(jìn)行存儲(chǔ)，操作人員可以方便的生成重要設(shè)備和監(jiān)測(cè)指標(biāo)的運(yùn)行報(bào)表和曲線(xiàn)，并具有隨時(shí)進(jìn)行調(diào)用、打印功能。
　　
　　8、系統(tǒng)具有用戶(hù)權(quán)限管理功能，對(duì)工程各關(guān)鍵操作都設(shè)有不同級(jí)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(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。由于監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程都進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)控，操作人員只需要通過(guò)監(jiān)視器就能了解生產(chǎn)運(yùn)行情況，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)掌握工藝過(guò)程中各工藝參數(shù)的變化情況，并通過(guò)聲光報(bào)警、語(yǔ)音報(bào)警，對(duì)所發(fā)生的事故能夠及時(shí)處理，具有故障自動(dòng)診斷功能，一旦數(shù)據(jù)超出正常允許范圍會(huì)發(fā)出自動(dòng)停機(jī)命令，便于安排運(yùn)行，檢修計(jì)劃，大大提高了工作效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能降耗、提高水質(zhì)的目標(biāo)，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(kuò)展性，能夠?yàn)樯a(chǎn)管理提供可靠的數(shù)據(jù)。