一、引言
隨著城市發展以及人民生活水平的不斷提高，城市污水排放量也在逐年增加，這給城市環境造成了嚴重污染，基于此需求，各地都在積極建設污水處理廠，以實現城市可支持性發展、美化和治理城市環境。本文以一個污水處理廠為例，結合工藝流程，介紹污水處理廠實施自動化控制的解決方案。該污水處理廠采用水解－SBR（UNITANK）好氧處理工藝，一期工程進口預處理段提升泵站配水井、變配電系統、集泥池濃縮池按二期12萬立方米／日的處理能力裝備。水解池、SBR池按6萬立方米／日的處理能力先上一組。鼓風機、脫水機各先上兩臺。二期工程再上6萬立方米／日處理能力的一組水解池、SBR池及各兩臺鼓風機、脫水機。
二、工藝及系統要求
整個系統分進口預處理段提升泵站配水井、水解池和污泥處理、SBR反應池和鼓風機房、變配電系統及脫水機房、井房等四大部分組成。
需要自動化控制的共有5個站，包括泵房、水解池、變電所、SBR池、鼓風機房。泵房負責控制進泥閥、出泥閥、潛污泵進水閘、除砂機、格柵井和行走式吸砂、砂水分離裝置。北水解池負責控制14個排泥閥。變電所負責監測高、低壓系統的相關電壓、電流、有功和無功等模擬量信號，進行效益核算。SBR池負責控制整個好氧工藝的流程。鼓風機房負責控制鼓風機導葉開度并監測鼓風機的各個重要參數。同時在中控室，上位機軟件要實時反映各個工段的具體情況，包括設備的各種狀態、各種儀表的數據和工藝的設定參數等等，計算和查詢各種參量，例如溫度，液位，PH值，泥位值，多普勒流量計等，可以讓操作員進行分析并能在上位控制現場的各個設備。
拓撲圖如下：

三、自動控制系統的實施
考慮使整個系統更加靈活安全，將整個系統控制分三層：第一層現場手動，第二層上位機監控軟件控制，第三層上位機脫網PLC自動運行。現場手動--便于設備的維護和調試，當某個設備切換到現場手動模式下，該設備就不受和PLC的控制，只接受現場的操作命令；上位機監控軟件手動控制--有利于調度室的操作，可以針對每個設備，讓它脫離PLC的自動運行狀態，由中控室的計算機直接對其進行操作。PLC自動運行—對現場所有設備進行自動控制，它負責整個污水處理工藝的控制，并且對故障，也會有響應。即使PLC和上位機脫離了通訊，它也能自己安全的工作。
根據以上的需求，硬件我們選用西門子的S7-300系列PLC，變頻器和軟啟動器，軟件選用通用監控軟件。考慮到有5個控制站和通訊的數據量大，而且各個站之間有一定的距離，最遠的站到中控室有300米，所以采用了Profibus-DP和Profibus-FMS 相結合的現場總線,既可以保證數據的高速傳輸，也可以實現大容量數據的完整性。采用變頻器與軟起動器組合運行拖動潛污泵電機，追蹤液位，保證液位恒定與設定值一致。
中控室由一臺PC機完成操作員站、工程師站的任務，平時以值班長、操作員操作為主，操作員應在授權后才能進入操作。工程師能打開相應的功能設定界面，其他人不得進入該層面。操作員站采用八屏多屏顯示，可任意調入各運行圖，并可自動翻屏，翻屏的時間可調（默認為15分鐘）。在公司中心調度室設一個遠程監控站，利用市話線路采用撥號方式與污水廠中控室通訊，該站采用四屏多屏顯示，可實現撥號時間間隔設定、可任意調入各運行圖，并可自動翻屏，翻屏的時間可調。
用戶界面以平面圖形式為主，局部反映一些剖面，與相應畫面有關的功能（手動自動、運行狀態設定、時間設定、參數設定、上下限、報警等）。報警信息、自動運行條件能否滿足的信息及解析方案可以即時彈出，并有語音提示。運行狀態表中反映主要設備的開關狀態、機泵電流電壓、現場儀表的參數、累計值（電量、水量、泥量、氣量等）、綜合運行參數（單位提水電耗、單位供氣電耗、全廠處理單位水的電耗等）。界面主要包括：污水處理廠自動控制系統結構圖，污水處理廠工藝流程圖，污水處理廠廠區平面圖（動態），進水預處理段、泵房運行平面圖（動態），水解池、污泥處理運行平面圖（動態），SBR池、鼓風機運行平面圖（動態），脫水機房、井房運行平面圖（動態），高低壓配電平面圖（動態），污水處理廠運行狀態總表（動態），進水預處理段、泵房運行狀態表（動態），水解池、污泥處理運行狀態表（動態），SBR池、鼓風機運行狀態表（動態），變電所、脫水機房、井房運行狀態表（動態）。
四、總述
整個自控系統很好地實現了建廠之初的設想，已順利運行，穩定性和方便性經歷了考驗。已經達到即使無人值班的情況下，也可正常運行。因為采用了國際標準Profibus總線和成熟的方案技術，使系統日后擴充和維護方便得到保證。以上對整個系統做了介紹，希望能起到拋磚引玉的作用，給其他的污水處理項目提供一個選擇方案。