冯严冰

(常州广播电视大学，江苏 常州 213001)

随着技术的发展，智能控制技术在工业控制领域中的应用越来越广泛，这对于降低成本、提高效率、科学管理等方面意义重大。污水处理对环境保护和社会发展的作用日益突出，而污水处理过程的自动化监测与控制是该行业发展的一个重要课题，本文将智能控制系统应用于污水处理的过程控制，设计出一套基于IPC+PLC模式的污水处理智能控制系统。

一 控制系统总体设计

污水处理过程复杂，需监测和控制的项目多，且流程长、距离远，故该过程的自动控制所需系统规模较大，对硬件、组网、通信等要求较高。通过对各种控制系统的比较，结合该控制过程的实际需求，本设计采用由工业计算机(IPC)和可编程控制器(PLC)组成的控制系统。

该控制系统符合污水处理“集中管理、分散控制”的要求，且性价比高，技术成熟可靠，可扩展性强，能实现智能控制。本控制系统由管理子系统、控制子系统、现场子系统构成。

1.管理子系统

管理子系统以IPC为核心处于中央控制室内，主要功能是监控污水处理全过程中各工艺参数和设备状态，并管理各环节的运行。通过该系统的IPC可以对控制系统的软件进行开发调试，对系统参数进行修改，可实时监控全过程各环节，自动处理实时采集的数据，智能决策，并发布控制指令。为防止意外，设计配置二台IPC，互为备用，确保系统能连续运行，同时配置显示设备，能将系统中的工艺流程、设备运行状态、参数变化趋势、故障报警等画面直观地显示出来，以供管理和技术人员实时监控。

2.控制子系统

控制子系统主要用PLC构建，主要功能是接收由现场子系统采集的模拟量信号，对传来的信号进行处理，并与IPC或同级的控制器进行信息数据通信，接收管理子系统传来的指令，通过逻辑运算和控制电路操控设备运行，实现自动控制。

3.现场子系统

现场子系统主要包括各类传感器、变送器、执行设备和控制箱等。其中，传感器负责采集现场数据，变送器负责实现所采集的模拟信号与计算机系统的数字信号相互转换，并将采集数据传送给管理子系统的IPC，将控制信号传给各现场控制站PLC。执行设备负责执行PLC发来的控制信号，实现对现场设备的直接控制。此外，还包括各种流量计、电磁液位计、压力表等仪表。

二 上位机监控系统的设计

上位机监控系统由监控设备和监控组态软件组成。

1.监控设备

上位监控设备采用工业控制计算机即IPC。工控机是能在非常恶劣的环境下使用，专门为工业现场而设计的计算机，综合考虑各种因素本系统的上位机选用研祥IPC-810B型工控机。

2.组态软件

监控组态软件处在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件通过I/O驱动程序从现场I/O设备获得实时数据，对数据进行加工后，一方面以图形方式直观地显示在计算机屏幕上;另一方面按照程序要求和操作人员的指令将控制指令送给I/O设备，对执行机构实施控制或调整控制参数。储存历史数据，并对历史数据检索的请求给予响应。当报警发生时，及时将报警以声音、图像的方式通知给操作人员，并记录报警的历史信息，以备检索。根据控制系统的要求及性价比等方面的考虑，本系统使用组态王7.0作为监控组态软件。

三 下位机控制系统的设计

本控制系统采用PLC作为底层控制单元，考虑到污水处理过程复杂，处理工艺地理位置分散，控制点数多，控制要求高等因素，本控制系统选用西门子的S7-400PLC。

以就近和单元控制为划分区域的原则，根据污水处理各工艺流程位置分布、控制对象的数量，在现场分别设置细格栅间、配电室、污泥浓缩脱水间三个PLC控制站。

四 通信系统的设计

本系统采用多级分布式控制，这就要求构成控制系统的PLC要有通信及网络的功能。PLC网络通信就是将数据信息通过适当的传送路线从一台PLC传送到另一台PLC，或在PLC与计算机之间交换信息。经对比分析本系统选用工业以太网作为通信网络，经试验测试通信效果良好。

五 总结与展望

本文结合污水处理全过程控制的实际情况，采用IPC+PLC分布式智能控制系统，对污水处理各工艺段现场的状态、参数、仪表等进行实时监测，根据智能决策系统发出的指令精确控制设备，提高了污水处理系统的智能化程度，使系统运行更加安全稳定，降低了能耗和人工，提高了效率和产出，对实现污水处理厂运行的全智能控制有较高的实用价值。

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