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1 引言
　　 天津市咸陽路污水處理廠是一座近期日處理量為45萬噸、遠期63萬噸的AO工藝的污水處理廠。自動控制系統(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)據采集(SCADA)系統(tǒng)，自控系統(tǒng)包括污水廠和廠外2公里外的兩座泵站。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過程進行監(jiān)視、數(shù)據存儲和分析; 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)場檢測儀表和網絡設備完成對主要工藝參數(shù)的數(shù)據采集并對生產流程進行監(jiān)控。通信系統(tǒng)采用100Mbps工業(yè)以太網。
　　 系統(tǒng)除具備對生產過程的監(jiān)視和控制功能外，數(shù)據處理和網絡通信的功能更加強大，為運行階段的生產管理、調度、科研打下堅實的基礎。考慮到遠期污水廠增加設備的需要，自控設備、通信網絡和上位管理系統(tǒng)擁有擴展的能力。
　　 進水泵房4臺200kW水泵和回流污泥泵房10臺75kW水泵采用變頻調速控制。
　　2 自動控制系統(tǒng)
　　 自動控制系統(tǒng)由三級組成，第一級—單機就地控制，由現(xiàn)場電氣控制柜實現(xiàn); 第二級—過程控制，由現(xiàn)場的各PLC分控站或成套設備的控制系統(tǒng)實現(xiàn); 第三級—監(jiān)控管理，由中央控制室的操作站和工程師站實現(xiàn)。
　　
　　2.1 過程控制系統(tǒng)
　　 按照工藝流程，廠區(qū)分布7套自控系統(tǒng)，分別為預處理系統(tǒng)、生物處理系統(tǒng)、污泥處置系統(tǒng)、出水及雨水系統(tǒng)、污泥消化系統(tǒng)、污泥干化系統(tǒng)和電站自動化系統(tǒng)。
　　 在預處理系統(tǒng)、生物處理系統(tǒng)、污泥處置系統(tǒng)、出水及雨水系統(tǒng)設置4套不同規(guī)模的過程控制站(PLC分控站)，污泥消化系統(tǒng)、污泥干化系統(tǒng)和電站自動化系統(tǒng)為成套設備，自控系統(tǒng)自成體系。各控制站分別負責各自范圍內工藝參數(shù)的采集和設備運行的控制。如表1、2、3、4所示。
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　
　　2.2 監(jiān)控管理系統(tǒng)
　　 監(jiān)控管理系統(tǒng)設在中央控制室，負責監(jiān)控廠內、廠外污水處理過程和設備運行狀況。
　　中央控制室設置3臺工控計算機，其中一臺為工程師專用計算機(工程師站)，可離線或在線對整個監(jiān)控系統(tǒng)進行組態(tài)、參數(shù)修改、開發(fā)等。另外兩臺計算機為操作員計算機(操作站)，可通過工控軟件實時監(jiān)視全廠工藝參數(shù)變化、設備運行、故障發(fā)生等情況，并進行多種模式操作，同時負責日常報表打印、事故打印和數(shù)據記錄等。兩臺操作站的監(jiān)控系統(tǒng)互為冗余。
　　在操作站的計算機顯示器中具有多種畫面，包括:總工藝流程畫面、泥水氣等工藝流程分畫面、各構筑物工藝設備畫面、各工藝參數(shù)畫面、工藝參數(shù)變化趨勢畫面、故障畫面、設備運行數(shù)據畫面等。通過這些畫面，工作人員可對處理過程中的各個部分充分了解，及時掌握各個環(huán)節(jié)發(fā)生的各種情況。
　　 設置多媒體設施，可將多種畫面放映到多屏幕顯示裝置上，將工藝各個環(huán)節(jié)的數(shù)據和畫面全面細致地并實時地反映出來，同時具有語音提示、報警、在線幫助功能。
　　設置數(shù)據庫服務，保存污水廠運行中的各種數(shù)據，應能夠應用多種數(shù)據庫軟件，實現(xiàn)數(shù)據分析、科學計算和工藝研究。
　　 3臺打印機可隨時打印所需要的各種資料，并可定時打印日報、周報、月報等。
　　考慮到信息技術已經廣泛應用，在中控室設置計算機網絡互聯(lián)設備，建立接入局域網和互聯(lián)網的接口，能夠實現(xiàn)透明化的遠程管理，中控室和分控站設備可通過網頁和電子郵件的形式實現(xiàn)登錄瀏覽或發(fā)出報警信息，中控室主要功能如表5所示。
　　
　　
　　
　　
　　3 以太網通信
　　中央控制室(操作站、工程師站)與分控站(PLC)、成套設備控制系統(tǒng)之間采用基于快速以太網的通訊系統(tǒng)，考慮擴展6個以上的控制站的可能性和靈活性。與快速以太網聯(lián)接的系統(tǒng)如附圖所示。
　　
　　
　　
　　
　　附圖 與快速以太網聯(lián)接系統(tǒng)圖
　　
　　l 中央控制室:操作站、工程師站、服務器、多屏幕顯示裝置。
　　l 廠區(qū)分控站LC1、PLC2、PLC3、PLC4。
　　l 成套設備:污泥消化系統(tǒng)、污泥干化系統(tǒng)、電站自動化系統(tǒng)。
　　在中控室設置基于100M以太網的服務器、交換機、路由器，以便能夠擴展到企業(yè)局域網和互聯(lián)網、建立數(shù)據庫服務和網絡服務。與局域網聯(lián)接的系統(tǒng)有:
　　l 中控室設備:服務器;
　　l 污水廠管理部門:辦公室計算機等;
　　l 遠程管理設備:辦公室計算機、便攜機等。
　　 以太網采用單機單環(huán)方式。單機單環(huán)即在網絡中的每一個站點均有一臺工業(yè)冗余以太環(huán)網交換機。這種網絡具有單一的冗余功能，當WDP(Watch Dog Packets數(shù)據檢測包)檢測到網絡中的某一處信道發(fā)生故障時，網絡會在300ms內重新拓樸網絡結構，在邏輯上形成另一個總線通訊方式，可繼續(xù)維持整個系統(tǒng)的正常工作。
　　 由于這種網絡拓樸結構只能形成單一的信道冗余，如果在網絡中的某一臺交換機發(fā)生故障時，則這臺發(fā)生故障的交換機所連接的設備將不能與其它交換機所連接的設備進行通信。在該廠自控系統(tǒng)的設計上，力求各個工藝區(qū)域相對獨立，不存在各交換機所聯(lián)接的系統(tǒng)互相通信，而工藝環(huán)節(jié)之間的通信在各系統(tǒng)內部的PLC及其子站完成，因此，某臺交換機的故障不會影響其他系統(tǒng)的工作，而故障交換機僅暫時影響信息上傳，不會影響系統(tǒng)內部的自動運行。采用單機單環(huán)的拓撲結構對于該廠是經濟合理的。
　　 另外，由于以太網協(xié)議應用十分廣泛，設備連接容易實現(xiàn)，也容易擴展，因此該廠采用以太網結構，以適應其他設備、局域網和系統(tǒng)擴展的需要。
　　4 結束語
　　 天津咸陽路污水廠為實現(xiàn)“國際先進、國內領先”的技術水平，自動控制系統(tǒng)采用了如下先進技術:
　　 9臺200kW進水泵的變頻調速技術;
　　 通過以太網將互聯(lián)網、局域網和廠內外自控系統(tǒng)有機聯(lián)結的IT信息技術;
　　 考慮廠區(qū)面積較大，部分儀表采用無線通信技術;
　　 將上位組態(tài)畫面和電視監(jiān)控融為一體的多媒體數(shù)字圖像技術，取代傳統(tǒng)模擬顯示;
　　 廠外泵站實現(xiàn)無人值守的電站管理和自控通信技術。