水處理廠的控制管理系統(tǒng)是基于現(xiàn)代先進控制思想的分布式計算機控制系統(tǒng)（即集散型控制系統(tǒng)），它集成了當代計算機技術、高性能控制器及智能化儀表的各自特點于一身，使其在水處理廠的運行管理方面發(fā)揮了巨大的作用。
由可編程序控制器（PLC）及自動化儀表組成檢測控制系統(tǒng)----現(xiàn)場控制站，以控制分區(qū)為對象，具有獨立的區(qū)域控制能力，能接受中央控制的調控，但不依賴中央控制的存在，對水處理廠各過程進行分散控制；再由中央控制室，對全廠實行集中管理。現(xiàn)場控制站根據水處理廠所采用的工藝和構筑物的平面分布，設置在控制對象和信號源相對集中的建筑物中。
系統(tǒng)功能
?管理控制一體化——以計算機、網絡系統(tǒng)為先進手段，實現(xiàn)水處理廠的引水、凈化或去污、給排水系統(tǒng)的管理控制一體化，形成生產調度，事務信息管理，監(jiān)督控制在內綜合信息管理系統(tǒng)。
?實現(xiàn)動態(tài)的生產調度——利用自動采集到的數(shù)據與生產調度的實時數(shù)據通過網絡系統(tǒng)反映上來，經過對數(shù)據的分析，加工處理形成的水質質量、能耗等數(shù)據以圖表或圖形方式表示出來，供領導及管理人員可及時按其經驗和知識做出符合實際的判斷，下達指令去指導生產。
?可實現(xiàn)生產過程的先進過程控制及優(yōu)化——在利用完整數(shù)據源的基礎上和電腦的計算能力，開發(fā)出先進控制的數(shù)學模型，使與經濟效益直接相關的產量、質量提高和原料、能耗降低，從而獲得可觀的經濟和社會效益。使水處理廠的運作向系統(tǒng)化、信息化、科學化的生產模式發(fā)展，最終達到提高經濟效益和市場競爭力的目的。
水處理廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)技術方案
1系統(tǒng)概述
隨著科技水平的不斷發(fā)展和提高，采用計算機系統(tǒng)對生產的管理越來越深入到各行各業(yè)的企業(yè)之中。因此，采用計算機為核心建立一個對污水廠進行全面管理的自動化控制系統(tǒng)，不但切實可行，而且能夠全面提高企業(yè)的管理水平和生產效率，從而增加企業(yè)的生產效益。
此污水處理廠工程監(jiān)控系統(tǒng)包括了對廠區(qū)內部整個污水處理工藝流程的監(jiān)測和控制。在整個生產廠區(qū)內，包括了粗格柵間、污水提升泵房、細格柵間、鐘氏沉砂池、生化池、沉淀池、回流及剩余污泥泵房、貯泥池、污泥濃縮脫水間、出水流量計井、紫外消毒渠以及總變配電室等，通過本監(jiān)控系統(tǒng)能夠對這些過程進行全面監(jiān)測和控制；同時，通過本監(jiān)控系統(tǒng)，使得這些控制既能夠通過監(jiān)控中心進行，還能夠采用閉環(huán)控制方式進行。
對于污水廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)，適用于采用一個二級管理的計算機監(jiān)控系統(tǒng)，其上級系統(tǒng)位于中控室，用于對全廠的所有站點設備進行監(jiān)控；下級系統(tǒng)位于各個PLC站點，通過PLC實現(xiàn)；上下級通過數(shù)據通信網絡進行數(shù)據交換；上下級均可通過網絡對系統(tǒng)內的設備進行監(jiān)測和控制；下級系統(tǒng)只能對本地站點設備進行監(jiān)控，而上級系統(tǒng)可以對所有站點設備進行監(jiān)制。
從系統(tǒng)功能方面看，本污水廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)由三層構成：管理計算機子系統(tǒng)、監(jiān)控計算機子系統(tǒng)、現(xiàn)場控制站。管理計算機子系統(tǒng)、監(jiān)控計算機子系統(tǒng)屬于上級系統(tǒng)，通過以太網相連，監(jiān)控計算機子系統(tǒng)、現(xiàn)場控制站通過工業(yè)以太網進行數(shù)據交換，而現(xiàn)場控制站屬于下級系統(tǒng)。
此污水處理廠工程的監(jiān)控系統(tǒng)由PLC、計算機控制管理系統(tǒng)組成的上端系統(tǒng)和儀表檢測系統(tǒng)兩部分組成，其中上端系統(tǒng)中的管理計算機子系統(tǒng)由數(shù)據服務器、生產管理及辦公計算機、網絡交換機、打印機等組成；監(jiān)控計算機子系統(tǒng)由兩臺中央監(jiān)控計算機、投影儀系統(tǒng)、打印機、工業(yè)網絡交換機組成。
2 監(jiān)控系統(tǒng)總體結構
在污水處理廠綜合辦公區(qū)內設置中央控制室（中控室），集中監(jiān)視、控制、管理整個污水處理廠的全部生產過程和工藝過程，實現(xiàn)對生產過程中的自動控制、報警、自動保護、自動操作、自動調節(jié)以及各工藝流程中的重要參數(shù)進行在線實時監(jiān)控，對全廠工藝設備的工況進行實時監(jiān)視。
中控室管理計算機子系統(tǒng)采用B/S（瀏覽器/服務器）結構形式的計算機網絡，以一臺數(shù)據及網絡服務器為核心，構成100M交換式局域網絡；監(jiān)控計算機子系統(tǒng)采用C/S（客戶機/服務器）結構，監(jiān)控工作站冗余配置，以提高數(shù)據安全性。
中央控制室監(jiān)控計算機子系統(tǒng)和廠內的各單體PLC控制系統(tǒng)采用光纖環(huán)網連接，網絡形式為工業(yè)以太網，傳輸速率為100M。
在中控室配置1臺數(shù)據服務器，網絡打印機以及辦公計算機，組成管理計算機子系統(tǒng)。管理計算機子系統(tǒng)為全廠的生產經營、管理決策、生產調度、日常辦公搭建數(shù)字信息傳輸平臺，連接監(jiān)控計算機子系統(tǒng)和辦公管理終端，提供全廠內部的信息管理結構。管理網絡的建設完成基礎硬件平臺、基礎軟件、生產過程自動化控制子系統(tǒng)的數(shù)據庫及通過WEB訪問生產過程自動化控制子系統(tǒng)等工作。根據應用需求，管理計算機子系統(tǒng)包括生產經營輔助決策子系統(tǒng)、生產調度管理指揮子系統(tǒng)、設備管理子系統(tǒng)以及綜合辦公管理子系統(tǒng)。
在中控室配置2臺監(jiān)控工作站，雙機熱備。正常情況下，一臺用于工藝監(jiān)控，另一臺作為備用，隨時可以代替故障設備。2臺操作站的硬件和軟件的配置完全相同，功能和監(jiān)控的對象可以互換。同時，配置2臺打印機以及投影儀，組成一個完整的監(jiān)控計算機子系統(tǒng)。
同時，根據系統(tǒng)規(guī)劃以及以后的需要，在對中央控制系統(tǒng)軟硬設計時，將預留遠期工程需要增加的1~2個單體控制系統(tǒng)的接口。中央系統(tǒng)預留以太網網絡接口以便和辦公自動化系統(tǒng)連接，實現(xiàn)工程內部的數(shù)據共享和生產、管理一體化。
3 計算機監(jiān)控系統(tǒng)總體配置
3.1自動化系統(tǒng)整體結構
自動化系統(tǒng)整體結構如下圖所示：
整個系統(tǒng)由三層構成：管理計算機子系統(tǒng)、監(jiān)控計算機子系統(tǒng)、現(xiàn)場控制站。
1.管理計算機子系統(tǒng)
管理計算機子系統(tǒng)由數(shù)據服務器、生產管理及辦公計算機、網絡交換機、打印機等組成。
管理計算機子系統(tǒng)、監(jiān)控計算機子系統(tǒng)通過以太網相連。
2.監(jiān)控計算機子系統(tǒng)
監(jiān)控計算機子系統(tǒng)由兩臺中央監(jiān)控計算機、投影儀系統(tǒng)、打印機、工業(yè)網絡交換機組成。
監(jiān)控計算機子系統(tǒng)、現(xiàn)場控制站通過工業(yè)以太網環(huán)網進行數(shù)據交換。
3.現(xiàn)場控制站
根據工藝特點和構筑物平面布置，共設三個現(xiàn)場控制站、一個變配電系統(tǒng)管理終端。中央監(jiān)控計算機、現(xiàn)場PLC控制站、配電系統(tǒng)管理終端通過工業(yè)網絡交換機，構成了工業(yè)以太光纖環(huán)網。現(xiàn)場PLC控制站與現(xiàn)場儀表通過屏蔽電纜連接。
另外，系統(tǒng)包括一個閉視頻路監(jiān)視系統(tǒng)，為一個獨立的系統(tǒng)。監(jiān)視中心也配置在中控室（祥見閉視監(jiān)視系統(tǒng)章節(jié)）。
3.2管理計算機子系統(tǒng)配置
管理計算機子系統(tǒng)為全廠的生產經營、管理決策、生產調度、日常辦公搭建數(shù)字信息傳輸平臺，連接監(jiān)控計算機子系統(tǒng)和辦公管理終端，提供全廠內部的信息管理結構。管理網絡的建設完成基礎硬件平臺、基礎軟件、生產過程自動化控制子系統(tǒng)的數(shù)據庫及通過WEB訪問生產過程自動化控制子系統(tǒng)等工作。
1.管理計算機子系統(tǒng)組成
如下圖：
按照管理系統(tǒng)的功能劃分為：生產經營輔助決策子系統(tǒng)、生產調度管理指揮子系統(tǒng)、設備管理子系統(tǒng)、綜合辦公管理子系統(tǒng)。
a）生產經營輔助決策子系統(tǒng)
能為決策層提供必要的經過綜合的生產經營信息，進行必要的分析處理，提供輔助決策支持。
b）生產調度管理指揮子系統(tǒng)
有多種數(shù)據監(jiān)測措施，既能以表格的方式顯示實時數(shù)據，又能以圖形方式顯示實時數(shù)據。有數(shù)據報警功能，包括報警提示音等多種形式?？砂l(fā)出特調指令。
c）設備管理子系統(tǒng)
以設備的使用、保養(yǎng)、維修的管理為核心，將設備技術資料，日常設備管理活動，進行有效地分門別類記錄、反映、統(tǒng)計、分析。
d）綜合辦公管理子系統(tǒng)
系統(tǒng)從通用、靈活、標準的設計思想出發(fā)，應用先進的文檔數(shù)據庫處理技術，為各級辦公人員、領導干部提供了集成的工作環(huán)境。系統(tǒng)具有豐富實用的功能、友好的操作界面以及靈活的可擴展性，可以方便地處理各種文檔數(shù)據、圖形、聲音、影像信息，并且安全可靠。主要包括一般的MIS(管理信息系統(tǒng))的功能，是辦公自動化的重要組成部分，它涉及到人、財、物等各個方面。
2.管理計算機子系統(tǒng)配置結構
設備配置及結構如下圖：
3.3監(jiān)控計算機子系統(tǒng)、現(xiàn)場控制站配置
1.監(jiān)控計算機子系統(tǒng)、現(xiàn)場控制站配置結構
設備配置及結構如下圖：
變配電系統(tǒng)管理終端包括：廠內變配電系統(tǒng)管理終端，本系統(tǒng)1#PLC或中心監(jiān)控計算機通過該管理終端采集廠內變配電系的各種實時信息。
現(xiàn)場控制站包括：預處理控制站（1#PLC）、生化池控制站（2#PLC）、泥處理控制站（3#PLC）
其中，預處理控制站（1#PLC）和廠內變配電系統(tǒng)管理終端通過2#工業(yè)交換機進行數(shù)據通訊。生化池控制站（2#PLC）通過3#工業(yè)網絡交換機連接到光纖工業(yè)以太環(huán)網。泥處理控制站（3#PLC，本PLC由其它廠家供貨并建立一套獨立的控制系統(tǒng)）通過4#工業(yè)網絡交換機連接到光纖工業(yè)以太環(huán)網。中央監(jiān)控計算機通過1#工業(yè)網絡交換機連接到光纖工業(yè)以太環(huán)網，與現(xiàn)場控制站進行數(shù)據交換。
4 系統(tǒng)的控制方式
1.控制方式
系統(tǒng)包括了以下幾種控制方式：現(xiàn)場手動方式、就地檢修維護方式、遙控方式、自動方式。
1)現(xiàn)場手動模式：當設備的現(xiàn)場控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠程”開關選擇“就地”方式時，可以通過現(xiàn)場控制箱或MCC控制柜上的按鈕實現(xiàn)對設備的啟/停、開/關操作；
2)就地檢修維護方式：當現(xiàn)場控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠程”開關選擇“遠程”方式時，設備控制權在LCS(Local control station)控制站。操作人員可以通過LCS控制站的操作面板上選擇“手動”方式，利用監(jiān)控畫面或鍵盤對設備進行檢修操作；
3)遙控模式：即遠程手動控制方式。當現(xiàn)場控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠程” 開關選擇“遠程”方式時，操作人員可以通過操作面板或中控系統(tǒng)操作站的監(jiān)控畫面用鼠標器或鍵盤選擇“遙控”方式并對設備進行啟/停、開/關操作；
4)自動模式：當現(xiàn)場控制箱或MCC控制柜上的“就地/遠程”開關選擇“遠程”方式，且現(xiàn)場控制站的“自動/遙控”設定為“自動”方式時，設備的運行完全由各PLC/RTU根據污水處理廠的工況及生產要求來完成對設備的運行或開/關控制，而不需要人工干預。
2.控制方式的優(yōu)先級
整個控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場手動控制方式優(yōu)先級別最高，在此基礎上，設置遠程遙控和自動控制。
1)控制級別由高到低為：現(xiàn)場手動控制、就地檢修控制、遙控控制、自動控制；
2)手動干預是操作人員的專有權利，因為過程連鎖在此模式下無效；而自動模式下，安全連鎖是有效的，并限制操作的可能性，可防止非正常狀態(tài)下運行。離工藝過程越近的控制層具有更高的優(yōu)先權。
5 監(jiān)控系統(tǒng)通訊網絡結構
