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论水厂自控系统选型和解决方案 　　摘要：笔者介绍了水厂自控系统的典型架构，并结合株洲四水厂实例，给出了几种基于PLC的自控系统解决方案和水厂自控系统的选型建议，以供参考。 　　关键词：水厂；自控系统；DCS；PLC；解决方案 　　 　　 对于水行业自控系统的选型，国际上以爱默生和ABB为代表的DCS厂商在欧美发达国家推广基于DCS的水厂自控系统，取得了良好的应用效果。国内水处理行业的自控系统的应用相对起步较晚，近几年才开始进行大规模的自控改造，在选型方面使用较多的是西门子、施耐德、罗克韦尔这几家的PLC。随着水行业生产过程的节能降耗、优化控制和管控一体化的需求，近年也开始逐渐使用DCS系统。 　　1 水厂自控系统结构介绍 　　1.1 净水厂自控系统网络 　　 净水厂的生产工艺一直在不断改进，目前已经有部分净水厂增加深度净化处理单元以获得高品质的直接饮用水。以常规处理工艺为例，介绍净水厂的自控系统，具体见图1。 　　 　　 　　 图1采取常规工艺的净水厂自控系统结构 　　 净水厂自控系统由光纤环网构成主干网，连接工程师站、操作员站和各个现场控制站。现场站主要包括取水泵房、加药间、滤池、沉淀池、二级泵房等；滤池主站通过总线方式连接8～16个现场滤格控制单元。沉淀池上有桁车，为移动单元，一般通过无线方式连接到沉淀池的主站。 　　 如株洲第四水厂自动化控制系统选用法国TE公司PLC网络控制系统，采用集散控制模式，全厂设中控室及取水泵房、加矾加氯、回收泵房与反应沉淀池、V型滤池和送水泵房等五个PLC子站，考虑到系统尽可能分散的原则，在滤池单池设有PLC控制台。各PLC站均由一块电源模块，一块CPU模块，一块通讯模块以及若干块输入输出（I/O）模块组成。关于I/O模块的数量确定，首先绘制全厂的PID图，统计出各PLC站实际所需I/O点数，在考虑各PLC站适量的I/O点预留后，确定I/O模块数量。各PLC站之间以FIPWAY通讯连络，各PLC站与中控室之间采用ETHERWAY通讯连络。 　　1.2 污水厂自控系统网络 　　 目前国内大中型城市污水处理厂经常采用传统活性污泥法、A2/O、SBR、氧化沟等工艺。以株洲某污水处理厂为例，介绍污水处理过程中自控系统结构，具体见图2。 　　 　　 　　 图2污水处理厂的自控系统网络结构 　　 整个自控系统由5个现场控制站和中央监控室组成，通过光纤环网连接在一起；每个现场站都配置触摸屏，供现场操作使用。 　　 ①1#站设置在鼓风机房(1#变配电间)，主要负责进水、细格栅、鼓风机等工段以及与电力监控系统通讯。 　　 ②2#站设置在排污泵房(2#变配电问)，主要负责出水、污泥回流、排污泵房等工段以及与紫外线消毒、污泥压滤机等设备通讯，同时接收变电所的电量信号。 　　 ③3#现场控制站设置在污泥脱水机房，主要负责与污泥脱水和加药系统进行通讯，以及相关的辅助设备控制。 　　 ④4#现场控制站设置在中控室，主要负责采集氧化沟的水质分析参数，对氧化沟进行生物工艺智能优化控制。 　　 ⑤5#现场控制站设置在污泥堆肥控制室，主要负责污泥堆肥系统。 　　2 水厂自控系统解决方案 　　2.1 净水厂自控系统解决方案 　　 自来水厂自控系统的配置一般在进水泵房、加药间、滤池、沉淀池和二级泵房设置5个现场控制站；中控室配置4台上位机，各现场站配置触摸屏供现场操作。 　　 在使用PLC的解决方案中，一般选用3～4个系列的控制器。其中进水泵房、加药间、沉淀池和二级泵房控制规模居中，一般选用中档控制器即可；滤池站是整个自控系统的核心站，一般选用高档控制器；各滤池子站以及沉淀池上移动的桁车控制站的控制点数都较少，选用低端控制器。依据PLCI/O模块，所有涉及PLC自控的设备，均可通过在机旁控制箱手/自动转换开关、在PLC站操作面板XBT上Local/Remote设置来实现机旁控制箱、PLC站XBT、中控室监控计算机三地控制。软件配置：PLC编程软件、中控室上位软件、触摸屏组态软件3种。 　　 在使用DCS系统的解决方案中，硬件和软件是一体化设计。一般选用同一平台的硬件构建整个自控系统；通过网关，以通讯方式将第三方系统接入到DCS系统。选用同一个软件平台完成DCS系统的软件编程、控制逻辑图形化组态、操作员站和现场触摸屏的监视与操作。 　　2.2 污水厂自控系统解决方案 　　 污水厂的控制点相对较少，各站点的控制要求基本相当。例如，株洲某污水厂的自控系统配置有1台工程师站、2台操作员站、4个现场站、4个现场触摸屏。PLC解决方案一般选用相同类型的中档控制器，也有少数项目会在控制点数较多的站配置高档的控制器，例如西门子的S7-412；配置PLC编程软件。中控室上位软件、触摸屏组态