摘要：在環(huán)境保護和環(huán)境治理的大環(huán)境下，我國各水域對水質達標都有嚴格的規(guī)定，而國家環(huán)保機構為了進一步提高治理質量和管理效率，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長江邊，總用地面積120 Km2。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，服務面積271.7 km2，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)采用了先進的自動化控制方案，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工藝過程和工藝設備的自動控制，同時在傳統(tǒng)控制的基礎上，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)絡設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)絡通信功能也很強大，對運行階段的生產(chǎn)管理、調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)?；蜻M行改造，自控設備、通信網(wǎng)絡及上位機管理系統(tǒng)都有可擴展的特點，為了保證正常生產(chǎn)，系統(tǒng)要具備極高的穩(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、高效沉淀池、污泥脫水、中水回用等環(huán)節(jié)等。污水流程圖：

　　高效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，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)內的設備運行狀態(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、調節(jié)現(xiàn)場設備的運行方式。
　　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)絡采用100Mbit／s的以太網(wǎng)，系統(tǒng)拓撲結構如圖所示：

　　2、高效沉淀池總圖：

　　3、高效沉淀池可以將每條處理線進一步細化，從而實現(xiàn)更多設備的控制，如圖所示：

五、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)內的設備及運行結果（泥位、液位、流量）具有控制、監(jiān)視、參數(shù)設定、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備和監(jiān)測指標的運行報表和曲線，并具有隨時進行調用、打印功能。
　　8、  系統(tǒng)具有用戶權限管理功能，對工程各關鍵操作都設有不同級別的權限，以保證系統(tǒng)的安全性。
六、總結
　　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，同時能夠實時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、提高水質的目標，為合理調度提供了決策依據(jù)。該系統(tǒng)與廠內其他控制系統(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)。