胡秀娜
温州市排水有限公司南片污水处理厂，浙江温州 325000
摘要：本文是基于KingSCADA工业组态软件来设计温州市南片污水处理厂监控系统，介绍了KingSCADA及相关软件如何实现污水处理厂对现场工艺流程进行控制以及实现对整个系统的远程监控，实时掌握污水处理厂的生产运行情况，实现一体化的运营管理。研究污水处理监控系统，可以减少工艺异常的发生、进一步降低污水处理成本、优化控制以及减轻劳动力等具有重要意义[1]。
关键词：KingSCADA；远程监控；污水处理；优化控制
1.研究的背景及意义
随着人们生活质量的提高，对环保的需求逐渐提高，污水处理行业传统治污思维面临前所未有的挑战，作为污水处理厂生产管理的监控系统，我们对其要求也越来越高。近年来调查发现各地污水厂生产监控系统还存在如下问题：
（1）自动化监控系统已经得到普及，但控制技术还不成熟；
污水处理厂监控系统有一定控制能力，但是主要是对设备状态、仪表数据的监控，人机交互的操作，还是人为完成为主。比如根据当前进水水质情况，需人为对进水量、药剂投加率进行设定；依靠仪表检测值判断污水处理情况，有时误差较大，还不能完全实现全自动控制，经常要人为去调整参数值；更主要的是无法处理突发状况，完全依赖运行人员，比如出现进水水质异常，或雷暴天气设备停电，如何短时间内恢复运行等。
（2）因PLC编程技术限制，还存在系统缺陷；
运行人员通过上位机监控系统向PLC（可编程序控制器）发出相应控制指令，由PLC对现场进行直接控制，PLC工程师编程技术水平有高低，因此自动化程度也会有高低。如果编程工程师的专业素养与技能不高，自动化控制系统就会存在一些缺陷与不足，在投入应用后就会产生若干问题，比如进水水量变化大，如何让药剂泵合理投加药量，以及如何根据水质水量精准投加药剂量，实现闭环控制；各工艺段联动功能未设定，假设后续工艺段闸门已关闭，系统会不会立刻自动响应停止进水；对滤池反洗的把握较差，导致反冲洗没有起到预定效果，还导致漏滤料现象等等。
为了减少污水处理工艺异常的发生、进一步降低污水处理成本、优化控制以及减轻劳动力等，切实提高污水厂生产运营效率和经营效益，因此对上位机监控系统进行深入研究是必要的。
2.南片污水处理厂监控系统网络简介
本文是基于温州市南片污水处理厂生产监控系统来进行讲解，南片厂监控系统采用北京亚控科技发展有限公司的组态软件KingSCADA3.53来开发污水处理系统上位机监控画面。通过光纤交换机构成服务器与施耐德PLC的连接，实现KingSCADA和PLC的通信，组建全厂工业控制网络。工控网要求冗余环网，自适应100/1000Mbps传输速率，两个光纤链路模块之间的通讯距离使用多模光纤，在出现故障时，在线增加或删除任意一个节点，都不会影响到其它设备的运行和通讯。中控室工业以太网交换机采用模块化结构设计，提高设备的扩展性和灵活性，交换机的保护等级为IP20。其他站点采用工业以太网卡轨式交换机。设备控制层采用以太网网络，连接到每个单元采集子站的以太网模块上。网络层中央处理器通过工业以太网与KingSCADA监控系统进行通讯。
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另外，服务器的数据库软件采用亚控科技的KingHistorian，一期工程PLC以施耐德公司的Quantum为主，提标改造工程PLC以施耐德M580为主，编程软件采用Unity Pro XL 8.0。
由于分一期、提标改造两次建设完成，两次自控系统分别采用不同厂家的设计与产品，特别是一期所采用的系统设备年代相对较久，其备品备件已经停产，目前市场上较难马上采购到，为后续维护造成一定的影响。为了提升性能以及跟市场接轨，针对兼容性上存在的一些问题，下一步将对现有的自控系统进行一定的改造，以匹配提标改造工程先进工艺设备和自动化水平。
3.KingSCADA监控系统结构与应用
KingSCADA监控系统可以在上位监控计算机上对全厂的总工艺流程，以及每个工艺单体的详细流程进行展示[2]，并且可以实现生产控制、运行操作以及监视管理。南片厂监控系统部署在两台研华IPC610L机架式工控机上，实现污水处理厂分散控制、集中管理、统一调度。本监控系统主要结构图如下所示。
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该监控系统主要完成现场仪表及电气设备的集中监控、采集归档、趋势分析、超限报警、报警记录、事件记录、报表打印等功能，为整个控制系统提供人机接口，完成对厂区内工艺段仪表及电气设备的远程监视及控制。当运行人员根据口令进入系统时，将登录到如下图所示画面。根据需要可以进入各子页面进行运行操作，在主界面可以选择退出登录等功能。
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针对调查发现的各地污水厂监控系统存在的问题，我们做了系统优化，进一步完善SCADA系统，最大程度提高自动化水平，未来发展趋势就是无人值守污水厂、能源工厂。
（1）根据进水水质，启用24小时表，按照水量和仪表值，自动计算出药剂投加率并新增水质预判系统，修正24小时表，减少人为操作量。
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（2）针对突发状况，制定应急预案及响应方案。提前在中控室、现场PLC控制柜配备UPS，实现不间断供电，以防止出现突然断电而导致重要数据丢失。
（3）设计成本智慧化管控系统，根据工艺流程，优化运行工艺参数，预置联动功能，尽量在夜间运行大功率设备，并改用变频调节控制，降低生产设备能耗。
（4）针对PLC编程技术导致的系统缺陷，还需要逐项技改慢慢解决。
4.结束语
温州市南片污水处理厂自投运以来，上位机监控系统功能强大，运行稳定性高，用户界面友好、操作简便，后台易维护。可以为南片污水处理厂提供有序的管理以及提质增效，减轻劳动强度等。将信息技术、网络技术等应用到污水处理行业，能有效提高我国污水处理质量和效率，助力“五水共治”。
【参考文献】
[1]李香香. 污水处理厂监控系统设计与实现[D].中国石油大学（华东），2015.
[2]张蕾，王趁义. KingSCADA在天津北塘污水处理厂的应用[J].科技创新与应用，2013.