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合肥朱砖井污水处理厂自控系统综述
前言
合肥朱砖井污水处理项目作为一项市政公用工程，不仅是合肥市政府2003年重点项目工程，也是合肥市委、市政府向国庆55周年献礼工程。中科大国祯信息公司（www.ustc-it.com）以其在网络信息技术领域和工业自动化领域较强的技术优势，承担并完成了该工程的自控和仪表项目集成任务。现将该项目的技术要点整理如下，与大家共享。
1 系统概述
朱砖井污水处理厂自控系统是通过使用自动化技术、计算机技术、网络技术、数据库技术、图形显示技术构建成的综合自动化系统。在确保达到规定的技术要求及污水处理过程优质可靠运行、排放达标的目标前提下，将污水处理厂运营决策、管理、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等功能集成在网络环境下，通过信息多层“无缝”链接，为实现污水处理过程的管控一体化及综合信息处理构建了信息平台。根据污水厂的工艺情况，自控系统采用“集中管理、分散控制”的设计原则，构成“纵向分层，横向分站”的网络体系结构。系统由二级网络——污水处理厂运营管理局域网和过程监控工业以太网构成。在两级网络架构下，以实时/历史数据库和关系数据库为中心，实现控制系统的四个功能层，即现场控制层、过程监控层、运营管理层、远程访问控制层。
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自控系统功能层与信息交换
2．1
现场控制层
现场控制层由作为现场控制分站的两套具有双机热备、技术性能先进的国际知名品牌OMRON
CS1DPLC和现场测控仪表及控制设备组成。该功能层实现污水处理厂各单元过程所有过程参数、设备运行状态及电气参数的数据采集，单元过程及设备的控制，并通过工业以太网向监控层传送数据和接受监控层控制指令。系统在该层实现了对粗/细格栅、提升泵站、沉砂池、SBR生物池、贮泥池、脱水机房、等主要生产环节工艺过程参数及电气设备的控制和保护，确保生产过程安全、稳定、合理、高效的运行。根据工艺控制的要求，对格栅前后压差、泵池液位、SBR生物池液位、PH值、进/出的水流量和浊度、污泥浓度、药池液位及药剂添加量及供配电系统电量等参数同时进行了监测和控制。
2．2 过程监控层
该层是系统中信息交换与信息显示及控制中心，由挂接在工业以太网上的作为操作站（工程师/操作员站）的两台工业控制计算机及马赛克监视模拟屏等设备构成，管理网络上的系统数据服务器通过安全防护也跨接在该层，实现过程监控层与管理层的信息交换。
该层通过组态工具和专用上位监控软件实现污水处理全过程的测量数据的集中显示与管理、现场各控制单元的控制组态、数据显示的图文组态、实时数据处理、实时控制指令等功能。在控制组态功能上不仅可实现PID等各种常规与复杂的控制系统组态，而且为优化控制、专家控制、预测控制、模糊控制等先进的智能控制功能建立了开发与扩展平台。此外，自控系统的实时数据库也建在该层。
2．3 管理层
该层建立在由管理计算机和数据库服务器组成的局域网上。通过关系数据库和专用的管理软件，实现污水处理厂的生产过程、决策调度及各项生产运营管理等功能，并留有具有网络安全防护的远程数据库用户访问接口，实现授权的用户远程数据库访问。
2．4 远程访问控制层
使用RMASP（REMOTE
MONITOR AND SERVICE PACKET）远程监控软件实现：
1) 远程服务端关系数据库访问（按权限查询企业各项管理信息及水质指标化验数据）；
2) 远程服务端实时数据库访问（污水处理运行过程远程实时监控）；
3) 污水处理过程参数实时数据各种图文客户端显示；
4) 污水处理过程参数历史数据客户端显示；
5) 实时运行工况画面远程调阅；
6) 水质参数在线记录远程监视；
7) 数据库远程维护；
8) 远端键盘事件记录提取（监视远端键盘输入内容）；
9)
远程技术支持（行业专家和技术专家通过操作远程计算机直接处理现场系统管理、应用程序修改、安装设置软件、过程组态等）；
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自控系统特点：
3.1 可靠性高
通过下列技术与工程措施，确保系统能长期稳定可靠运行：
选用符合工业级标准的成熟定型产品；
具有自诊断（检错）与容错功能；
具有计算机系统辅助诊断及修复功能；
具有完善的抗干扰及防雷等技术措施；
具有设备、线路冗余等功能；
监控系统可以降级使用，即在上位机发生故障或通信中断时，现场控制站可以独立完成基本局部控制；
计算机监控系统平均无故障运行时间（MTBF）大于20000小时；
用OMRON CS1D双机系统作为现场控制站，通过冗余的光线环网连接各控制子站，完成现场数据采集、控制和管理，各控制分站通过冗余的光线环网与监控计算机相连接。
3.2 开放性好
系统对用户是开放的。设备的增减、控制方案的选取、系统的扩缩与维护等，用户都可以在广泛的设备环境下便利地自己完成。所有硬件接口，软件协议全部按开放性的标准设计、编制。
3.3 实用性功能强
控制系统操作方便、简单易学、界面清楚、功能实用：
全功能的汉字处理和汉字显示；
生动的在线汉字提示；
全图形人机接口，使用户清晰的了解污水处理厂各工段的运行情况，故障报警点的分支细节，使操作员通过热键或鼠标来发布各种指令或换画面；
通用的计算机及通讯软件；
能准备反映各工况的真实情况；
能按要求对数据进行统一管理，如记录、归档、统计、查询、打印等；
能迅速将控制指令可靠的发给执行机构，既能独立、又能监控，当控制室的上位机出现故障时，各分控制室的PLC均能与系统脱开，实行现场独立工作。
3.4 规范化
在方案设计、设备选型、图纸设计、软件设计、设备安装、系统调试等过程中，都严格按照国家相关质量体系执行。这给计算机监控系统的安全生产运行，日常维护管理、更新换代升级等均提供了质量保证。
结束语
合肥市朱砖井污水处理工程自动控制系统已完成从设计到施工、安装、调试直至投入正式试运行的全部工作。该系统不仅按污水处理工艺要求达到了工艺过程自动控制的目的，而且投入试运行使用后表明系统实用、设备工作状况良好，运行稳定可靠、使用及维护简捷方便等特点。整个污水处理过程连续稳定，排放水的水质符合工艺设计要求，达标排放。
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