概述
1．工艺介绍
某县级城市污水处理厂远期设计能力为10万吨/日，并采用分期建设，近期规划建造5.22×万吨/日污水处理厂。该污水处理厂采用一体式三槽氧化沟工艺，其工艺流程如图所示。污水泵站收集的污水通过管道输送到污水处理厂，经过预处理去除污水中的漂浮物和沙石，并经过污水泵房潜污泵提升到一体式配水井，经配水井按照工艺要求分别进入氧化沟的两个边沟，氧化沟对污水进行生化处理，氧化沟出水经过加氯后外排。氧化沟中污泥经过排泥泵抽出，经过浓缩池、均质池后再用污泥脱水机脱水，再将泥饼运送到污泥堆场。污泥处理过程中的污水经过管道送入氧化沟再处理。
图
污水处理厂工艺流程
一体式氧化沟集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流功能于一体，曝气净化与固液分离操作同在一个构筑物内完成，污泥自动回流，连续运行，设备和池容利用率为百分之百。该工艺的主要特点是工艺流程短，占地少，投资省，管理简便，处理效果稳定可靠，除能有效除去COD、BOD和SS外，硝化和脱氮作用也很明显，剩余污泥量少，固液分离效率高。正因为如此，一体化氧化沟在我国中小城市污水处理厂中得到广泛的应用。
计算机监控系统对污水处理厂区的设备，如进水泵、粗格栅、细格栅、鼓风机、转刷、堰门、污泥泵（电动闸门）、浓缩机、搅拌器和压滤机等全厂电器设备的电气参数、工艺参数、运行工况等进行监视、操作、控制和管理。
污水处理厂监控系统的设计目标就是要保证整个污水处理过程的安全、平稳和节能进行，确保出水水质达标排放，最大程度提高运行效率，降低工人劳动强度，降低运行成本。此外，计算机监控系统对保护设备和人员安全，延长设备寿命也起重要作用。
2．设计思想与内容
采用现场总线、分布式控制等先进技术设计了污水处理厂计算机监控系统。系统采用分层结构，以实现分散控制、集中管理。开放的现场总线协议可将各厂家的产品融合于一个系统，实现综合自动化的各种功能，并可以方便地实现现场仪表的在线诊断与远程维护，提高自动化系统的安全可靠性，同时节省电缆，减少了设计和安装工作量。因此，基于现场总线技术设计污水处理厂SCADA系统也是水到渠成的事情。
本案例详细介绍了某城市污水处理厂SCADA系统设计。首先介绍了该厂的工艺，然后针对该厂工艺特点、设备布置、监控和管理等要求设计了SCADA系统。详细介绍了系统结构、功能、控制方式等，并讨论了仪表、PLC、监控计算机、通信网络等选型，特别是详细介绍了各PLC站的设计和设备选型、下位机PLC控制软件设计与开发及上位机人机界面设计与开发。该系统具有结构合理、功能强大、开放性好的特点。该系统可以和上级单位的管理计算机通信，成为城市水和污水监管系统的子系统，接受更高层次的管理和调度。还可以和城市污染源远程监控系统联网。该系统的设计与开发为该城市污水处理达标排放，提升城市环境水平具有重要意义。
本设计没有盲目追求最先进技术和设备应用，而是本着实事求是、技术先进与可靠并重的原则。可以在现有软、硬件基础了进行先进控制、管理等功能的进一步开发，为实现污水处理成本等综合生产指标的优化打下了基础。
污水处理厂SCADA系统结构与功能
1．系统总体结构
针对某污水处理工艺流程的特点，结合各流程的建筑总图分布情况和生产管理的合理性，并考虑到远期建设的需要，采用如图9.3所示的分散控制集中管理的集散控制系统结构。系统分3级，即处于系统最上层的中央控制站、处于系统中间层的现场操作站和PLC控制站以及现场PLC从站和实现上、下位机通信的通信网络。在上位管理级还配置化验室操作站，用于化验员输入各种分析数据，为SCADA系统优化运行提供必要的信息；配置了企业领导操作站，便于领导了解污水处理厂运行情况，为科学决策提供依据；还配置了管理计算机，方便企业的信息化管理，提升企业管理水平。企业管理计算机主要从现场SCADA服务器中提取一些历史数据，形成各种报表等，并对企业运行、维护和管理等数据进行综合核算。
SCADA系统采用了两级网络结构，管理级采用了环形光纤以太网，设备层采用三菱电机CC-LINK现场总线。远程污水泵站PLC控制站与监控中心SCADA服务器之间采用基于数传电台的无线RS-232串行通信。以太网是企业骨干通信网络，也是信息化的重要基础设施。由于操作站和中央控制室距离较远，室外干扰较多，为了增加网络性能，并考虑到远期建设对全厂信息交换的容量要求，因而采用环形光纤网络以增加网络通信容量、速度与可靠性。
中央控制站由中控计算机、打印机和全厂监控软件等组成，中央计算机配置了19英寸大屏幕LCD显示器。中央控制站完成各个工艺流程中的各电气设备、工艺参数、运行参数的监控功能；同时完成系统对这些信号和参数的报警记录和报表生成的管理功能，并对过程的各种信息进行存储。中控室操作和管理人员通过上位机不仅能够及时了解全厂工艺、泵站等不同地域设备、电气设备运转情况，进水流量、出水COD等重要工艺参数，而且能够及时对全厂生产情况进行调度，以实现生产过程的优化运行。
现场操作室配置了现场SCADA服务器、现场操作站和操作站监控软等。现场SCADA服务器主要采集远程泵站的数据、2个2.5万吨/日污水处理厂CC-LINK总线PLC控制系统的数据，并对这些信息进行存储。操作站计算机配置了19英寸大屏幕LCD显示器。现场操作站提供操作人员HMI人机接口，它不和PLC控制系统通信，其数据来源于SCADA服务器。通过现场操作站，操作人员可以实现对各自管理的工艺流程中的设备、工艺参数、运行参数的监控，还具有对这些信号和参数的报警记录和报表生成等管理功能。此外，现场操纵站还可以实现全厂污水处理设备的协调工作，实现污水水处理过程的平稳运行。
