一、概述
在西歐和北美，工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)得到廣泛的開發(fā)應(yīng)用，近年來我國也逐漸普及開來。煙臺市套子灣污水處理廠就是利用這一先進(jìn)技術(shù)系統(tǒng)（Program Control System,PCS），以PLC（Program Logical Control）器件構(gòu)成子站（Substation），通過光纜、雙絞線，將PLC和中繼器、網(wǎng)橋、集線器、服務(wù)器、操作站相連，構(gòu)成一個局域網(wǎng)，以太網(wǎng)。PLC作為下位機(jī)，可以和現(xiàn)場的傳感器、變送器、自動化儀表相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)管理。信號通過傳感器、自動化儀表反饋到PLC，通過PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后對控制對象進(jìn)行管理，比如：當(dāng)排海泵房的水位達(dá)到50%時(shí)，自動化儀表將信號傳給PLC，開關(guān)量輸入CPU進(jìn)行處理，根據(jù)PLC編程水位達(dá)到50%即開的要求，PLC發(fā)出指令，讓排海泵房的一個泵開啟，這是一個PLC處理的典型過程。
二、PCS控制系統(tǒng)
1、硬件配置
VAX小型服務(wù)器2臺。Digital Alpha Stationm 250；CMD5000 SCSI RAID；HUB集線器；中繼器（Repeater）；網(wǎng)橋（Brige）；3臺打印機(jī)：報(bào)警打印，報(bào)表打印，硬拷貝打印；UPS不間斷電源；信號轉(zhuǎn)換器；PLC以SATTCON35和SATTCON05為主。
2、軟件配置
（1）在服務(wù)器上應(yīng)用VMS操作系統(tǒng)6.2版、SATTCON90系統(tǒng)軟件，數(shù)據(jù)庫支持信息共享。
（2）操作站平臺使用Windows NT 4.0操作系統(tǒng)，應(yīng)用軟件使用SATTLINE。
（3）支持TCP／IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。
三、系統(tǒng)特點(diǎn)
1、集中式控制結(jié)構(gòu)
中心控制系統(tǒng)在中心控制室（Center Control Room）nli1：）對全廠泵站系統(tǒng)實(shí)施控制，每個泵站系統(tǒng)又相互獨(dú)立，有各自專門的PLC實(shí)施控制。
傳感器和自動化儀表將液位反饋到PLC上，由操作人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行操作。對泵站的控制系統(tǒng)控制功能有就地（Local）和遠(yuǎn)程（Remote）兩種；兩種操作模式：手動（Manul）和自動（Auto），平時(shí)可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，設(shè)定自動運(yùn)行。當(dāng)某一控制室和泵站某一部分出現(xiàn)故障時(shí)，現(xiàn)場的報(bào)警信號立即通過網(wǎng)絡(luò)反饋到中心控制室，通過打印機(jī)將故障的具體信息打印出來，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行操作。這樣既方便，叉快捷。
2、故障診斷實(shí)時(shí)性
PLC實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的硬件運(yùn)行情況，功能針對性強(qiáng)，查找故障方便，排除也快，即使PLC出現(xiàn)問題，將程序重裝一遍，也僅用幾分鐘。服務(wù)器出現(xiàn)故障系統(tǒng)崩潰，重新安裝、配置也僅用一個小時(shí)。
3、修改和維護(hù)方便
PLC編程容易，可以在線（Online）離線（Offline）編程，可以用模塊圖、梯形圖、指令圖，任選，即改即用，對設(shè)計(jì)維護(hù)相當(dāng)便利。若采用模塊圖編程，設(shè)計(jì)會更加方便。
四、PLC的結(jié)構(gòu)及自動控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)
1、PLC（可編程控制器）
簡單他說，PLC由電源、框架、處理器、I/O模板四部分組成。外部監(jiān)控信號都是通過I/O板進(jìn)入PLC進(jìn)行處理的。電源一般為電源供應(yīng)模板，如SATTCON35模板單元RSF?？蚣?.4m大小，處理器為中心控制單元CU45，I/O模板是32位數(shù)字輸入/輸出板（24v/48）和4位（或8位）模擬信號輸入/輸出模板。
2、自動控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成
本系統(tǒng)有5個工藝區(qū)：機(jī)械處理區(qū)：排海泵站區(qū)、過濾回用水區(qū)、活性淤泥區(qū)、淤泥處理區(qū)。每個區(qū)都有一個SATTCON35和SATTCON05 PLC。
（1）機(jī)械處理區(qū)
由一個SATTCON35和一個SATTCON05 PLC、自動化儀表、UPS 不間斷電源組成，放在馬達(dá)控制中心1MCC，對進(jìn)水泵房、曝氣沉沙池、格柵、螺旋輸送器、柵渣壓實(shí)機(jī)等進(jìn)行控制。
（2）排海泵站區(qū)
由一個SATTCON35和兩個SATTCON05 PLC、自動化儀表、UPS不間斷電源組成，放在馬達(dá)控制中心2MCC，對初沉池、污泥泵、浮渣泵、排海泵房進(jìn)行控制。
（3）過濾回用水區(qū)
由一個SATTCON35和兩個SATTCON05 PLC、自動化儀表、UPS不間斷電源組成，放在馬達(dá)控制中心5MCC，對濾池、提升泵站、加壓泵站及紫外線消毒系統(tǒng)進(jìn)行控制。
（4）活性淤泥區(qū)
由一個SATTCON35和四個SATTCON05 PLC、自動化儀表、UPS不間斷電源組成，放在馬達(dá)控制中心4MCC，對二沉池、鼓風(fēng)機(jī)站、循環(huán)水系統(tǒng)、熱能系統(tǒng)、生物處理的曝氣池進(jìn)行控制。
（5）淤泥處理區(qū)
由一個SATTCON35和三個SATTCON05 PLC（針對3MCC的三個脫水機(jī)）、自動化儀表、UPS不間斷電源組成，放在馬達(dá)控制中心3MCC．主要對消化池、前后濃縮池、污泥泵站、脫水機(jī)進(jìn)行控制。
（6）中心控制室
由一個SATTCON35 PLC、UPS不間斷電源、大型模擬屏和服務(wù)器等組成。 PLC對大型模擬屏實(shí)行控制。
前六部分的自動化設(shè)備和各自配電室的終端服務(wù)器相連，經(jīng)各自的配電室的中繼器，由SATTBUS總線通過網(wǎng)橋連到HUB集線器，最后連到服務(wù)器上。這樣，形成一個以太局域網(wǎng)（Ethernet），這就是一個完整的污水處理廠自動化控制系統(tǒng)。
3、自動調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)
（1）格柵程控系統(tǒng)
根據(jù)格柵前后的水位差（該水位差值直接反映格柵堵塞情況），自動控制柵耙，按預(yù)定周期運(yùn)行，以保證格柵正常工作。我們可以將格柵調(diào)為手動和自動模式。在自動模式下，格柵將根據(jù)液位差4%進(jìn)行工作，自動清污。螺旋輸送器、柵渣壓實(shí)機(jī)隨輸送器一起運(yùn)動，將污物排除。中心控制室可以設(shè)定現(xiàn)場控制（Local）和遠(yuǎn)程控制（Remote）。
（2）水泵程控系統(tǒng)
按水泵池的液位控制水泵，按預(yù)定的次序逐臺開啟。
一臺水泵不夠用時(shí)，下一臺水泵開啟（反之亦然）。備用泵最后啟動，并根據(jù)水泵的運(yùn)行時(shí)間自動輪換水泵，使各水泵的運(yùn)行時(shí)間均等。對每個泵的控制，也都有現(xiàn)場控制（Local）和遠(yuǎn)程控制（Remote）兩種模式。
（3）曝氣池空氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)
曝氣空氣量調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)是，維持曝氣池溶解氧值在允許的范圍內(nèi)，以保證曝氣池中的好氧微生物順利進(jìn)行有機(jī)物氧化分解。曝氣空氣量的調(diào)整，采用控制鼓風(fēng)機(jī)導(dǎo)葉片的方式，即通過改變鼓鳳機(jī)導(dǎo)葉片的角度來改變空氣量，從而保證溶解氧的需求量。
（4）回流污泥量調(diào)節(jié)系統(tǒng)
回流污泥量的調(diào)解系統(tǒng)的任務(wù)是，保證曝氣池中的懸浮污泥濃度在一定的范圍內(nèi)。回流污泥量調(diào)節(jié)，采用比例控制方式，按進(jìn)入曝氣池的水量控制回流污泥泵的開啟臺數(shù)和回流污泥管道上閥門的角度，以保證回流污泥管道上閥門的合適比例。
（5）泥溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)
泥溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的任務(wù)是，維持消化池中的泥溫在允許范圍內(nèi)，以保證中溫（35℃）發(fā)酵的結(jié)果。泥溫調(diào)節(jié)，采用熱平衡控制方式，即改變換熱器的熱水溫度或流量來改變換熱量，以實(shí)現(xiàn)污泥溫度的調(diào)節(jié)。
（6）沼氣攪拌程控系統(tǒng)
根據(jù)時(shí)間間隔，自動控制沼氣吹管，按預(yù)定的順序向消化池送入壓縮沼氣，以保證消化池中的污泥得到充分的攪拌。
（7）消化池配泥程控系統(tǒng)
根據(jù)時(shí)間間隔，自動將新鮮污泥依次均等地分配到各消化池中去，保證全天總的投泥量24小時(shí)內(nèi)均勻地投入消化池內(nèi)。
（8）濾池程控系統(tǒng)
根據(jù)時(shí)間間隔或?yàn)V頭損失(由超聲波液位傳感器檢測)，自動控制濾池進(jìn)行反沖洗，以保證出水水質(zhì)在要求的范圍之內(nèi)。
以上八個自動控制系統(tǒng)程序，構(gòu)成自動控制最重要的部分。各個PLC程序彼傳輸?shù)较鄳?yīng)PLC，對全廠的工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)管理。某一部分出現(xiàn)故障，現(xiàn)場報(bào)警信號立即通過網(wǎng)絡(luò)反饋到中心控制室，通過打印機(jī)將故障的具體信息打印出來，井根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行操作，這樣方便，快捷。
五、結(jié)語
本系統(tǒng)與傳統(tǒng)污水工藝自動化相比，具有功能齊全。高度智能化、運(yùn)行可靠、投資省、見效快等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)自1998年10月投入運(yùn)行至今，對煙臺市的生態(tài)環(huán)境、海水資源、城市環(huán)境及旅游業(yè)等，都起到極大的推動作用。