1 工程概述
紀莊子污水處理廠升級改造工程是天津市重點污水處理工程項目之一，內容包括污水處理廠的工藝設備、電氣設備、自控儀錶設備。紀莊子污水處理廠服務於天津市紀莊子排水系統，升級改造工程設計規模為45萬噸/天。紀莊子污水處理廠位於天津市河西區衛津河以西、津港運河以北、紀莊子排污河以南，佔地面積30公頃。污水處理採用多級A/O處理工藝。
本工程建設內容為改造老系統曝氣沉砂池1座，改造老系統初次沉澱池集配水井2座，改造老系統初次沉澱池2座，改造老系統初次沉澱池為2座厭氧池、改造老系統生物池4座、改造老系統污泥泵房2座、新建老系統接觸池1座、改造老系統加氯間1座、改造擴建系統初次沉澱池1座為厭氧池、改造擴建系統生物池4座、新建擴建系統接觸池1座、改造擴建系統污泥泵房1座;新建加藥及碳源投加間1座、新增除臭系統，以上建設內容全部引入自控系統。污水、污泥處理工藝流程如下圖所示：
圖1-1 污水、污泥處理流程框圖
2 自控系統設計
2.1 系統總體設計
該大型改造項目的難點在於，既要保證生產的連續性，又要在原基礎上提高自動化水平，所以，兩個擴建增補站繼續使用歐姆龍公司CS1系列PLC，兩個新增站採用以和利時公司LK系列可編程控制器PLC為主的集中和分散相結合的自動化控制系統，實現對全廠工藝參數、電氣參數和設備運行狀態進行監測、控制、連鎖和報警以及報表列印。通過使用在主站和遠程站間的一系列通訊鏈，完成整個工藝流程所必需的數據採集，數據通訊，順序控制，時間控制，迴路調節及上位監視和管理作用。在滿足工藝流程的要求之外，還能實現安全生產，提高生產管理水平。整個系統設1個中央控制室、4個現場PLC控制站組成。現場PLC控制站，由可編程序控制器(PLC)系統及檢測儀錶組成，對各工藝過程進行分散控制;再由中央控制室(CCR)，對全廠實行集中管理。中央控制室、PLC控制站之間的數據通訊採用高速的、實時的工業乙太網，網路結構為環形，通訊速率為100Mbps，傳輸介質為光纖。
2.2 系統網路結構
天津紀莊子污水處理廠自動控制系統提供了簡明的、高效的?開放的網路體系結構，將以前設備控制的五層通訊結構簡化為三層：管理層?控制層和設備層。管理層網路採用Ethernet網路;控制層網路採用Profibus-DP網路;設備層可選擇多種網路：串列匯流排、Ethernet、Profibus-DP等。設備層通訊網路用於實現現場設備(開關?儀錶和人機界面等)與PLC之間的通信;控制層採用Profibus-DP網路，主要負責各個控制器與IO模塊的通訊;上層的Ethernet網路實現PLC之間?PLC與上位機以及與第三方Ethernet設備的數據通信，整個通訊形成了具有優異通信功能的三層網路。
2.3 系統結構與配置
根據污水處理工藝的控制要求，污水處理工程自動化控制系統分為三級管理，包括生產管理級(中央控制室)、現場控制級(PLC控制站)及就地控制級。現場各種數據通過PLC系統進行數據採集，並通過主幹通訊網路——工業乙太網傳送到中央控制室監控計算機進行集中監控和管理，傳輸介質為光纖，通訊速率為100Mbps。同樣，中央控制室監控計算機的控制命令也通過上述網路通道傳送到PLC，實施對各單元的分散控制。構建污水廠自動化控制系統拓撲結構與功能配置。
