關鍵詞： 污水處理、計算機監控系統
一、簡介
傳統的活性污泥處理工藝存在基建投資高、運行費用高以及電耗高等問題。SBR(Sequence Batch Reactor)序批式處理工藝是近年來國際上比較先進的污水處理方法。雖然在上個世紀初，國外就已經研究出這種工藝，但是至今國內各大污水處理廠真正採用它的還不多。主要原因就是它對時間要求比較嚴格，對自控要求比較苛刻。採用SBR工藝的污水處理廠地點分散，設備量大，各個工作段位要求銜接緊密，設備間密切配合，這正給AIFCS系統提供了用武之地。SBR污水處理控制系統主要包括：進水泵房控制系統、旋流沉砂池控制系統、主反應池控制系統、出水泵房控制系統、鼓風機房控制系統，脫水機房控制系統等。城市污水管網收集到的污水經泵站加壓到進水泵房，在這裡大的固體雜質被格柵機過濾掉，然後較稀的污水被提升泵送到旋流沉砂池。在這裡，污水由於攪拌機和吸砂機的作用，其中的固體顆粒又被去除。下一道工序是污水先被送到SBR池的厭氧池，目的是去磷、脫氮，然後流入好氧池，這裡有相應的菌種來分解、凈化污水。反應池中的污泥細菌生態系統維持存活的主要條件一個是污水中的有機物雜質，另一個就是氧氣的供應。所以污水處理廠專門設有鼓風機房，通過池底的管道，直接對污水進行曝氣。經過處理達標的污水可直接排放，多餘的污泥被排泥泵送到脫水機房，通過脫水處理，污泥被壓干製成餅，用作肥料。
二、AIFCS系統
AIFCS是宇電公司開發的基於AI儀錶並具備現場匯流排特性的計算機監控系統。AI儀錶相當於現場匯流排系統中的各個控制單元，利用RS485作為現場通訊匯流排，採用宇電自行開發的AIBUS通訊協議，可在上位機上實現100%儀錶功能操作如實時讀取測量值、給定值、設置參數、自動/手動無擾動切換、調整手動輸出值、啟動/運行/停止程序，並具備開關量輸入/輸出操作能力。由於自己掌握100%知識產權，又是開放式結構，所以系統價格非常低廉，具有極高的性能/價格比。 採用AIBUS協議的AI儀錶在9600波特率下能在40ms內向上位機傳送4個重要數據，比採用MODBUS協議的進口儀錶速度高3-10倍以上，因此即使採用廉價的RS485通訊，AIFCS也具備如FF、PROFIDBUS等高價現場匯流排系統同等的使用效果，並可以組建大型系統，而不象通常進口儀錶那樣只能應用於小型系統。RS485不僅價格低，還具備布線簡單、對通訊線要求低及通訊距離長等優點。 整個系統分為管理層、操作站和工業現場3個層級,也可只分操作站和工業現場兩個層級。 管理層可提供工廠領導瀏覽現場實時工況畫面，也可進行如使用許可權、系統配置等高級設置；操作站供儀錶班組和技術人員進行計算機實時監控；萬一計算機系統發生故障時，儀錶操作人員可依傳統儀錶使用方法直接操作儀錶；工業現場提供各種控制信號，如模擬量輸入/輸出和開關量輸入/輸出至儀錶。系統組成：
現場控制儀錶：AIFCS是基於AI系列儀錶，利用RS485通訊介面和AIBUS協議與計算機通訊，AI系列儀錶種類齊全，性能優異，可很好的適應各種工業現場溫度、壓力、流量、液位的測量與控制，並可以處理開關量信號的輸入與輸出。
操作站：使用常用的WINDOWS操作系統個人計算機，如果計算機放在有空調的操作室內，可以用普通PC，如果放在干擾大，溫度高的工業現場，應採用工業級計算機。最新的進展是也可用WINDOWS CE的嵌入式操作系統的工業觸摸屏（平板電腦），它更適合現場操作。
組態軟體：客戶可選擇多種商品組態軟體，如組態王、MCGS、華富、三維等公司產品，宇光可提供組態服務，客戶也可根據需要自行組態，組態軟體能做出功能強大，畫面美觀的系統。宇電全新開發的AIFCS網路版軟體使用簡單，支持多機連網、具備流程圖（可設置動畫）、儀錶屏、歷史記錄、實時記錄和列印功能，查詢數據方便性和記錄精確度遠優於無紙記錄儀。客戶也可自行設計軟體，宇光可提供協議內容及技術支持。
RS232/RS485轉換器：用於將計算機的RS232介面轉換為RS485介面，RS485具有連線簡單，通常2根線即可連接50-60台儀錶，通訊距離大於1.2Km，能可靠用於工業現場。
通訊連線：RS485介面應採用雙絞線連接，不能用電源花線、絞線或電話線連接，干擾很強的場合可用工業專用的帶屏蔽的雙絞線，但實際上多用價格便宜購買方便的5類或超5類的計算機網路線，而且效果良好。目前的實際應用中，用9600波特率，採用廉價的5類雙絞線最長布線已達3000米。
管理層計算機：通常是客戶現有的內部企業管理用的計算機區域網（計算機、集線器、交換機等），不需要為建立AIFCS系統增加額外的硬體投資，只需要配備組態軟體即可。如果客戶管理尚未實現網路化，可不設此層，或簡單的建立廠長、總工計算機與現場操作站的連網即可。
三、系統配置
1、總體控制要求及功能污水處理廠自控系統的要求是對污水處理過程進行自動控制和自動調節，使處理后的水質指標達到要求的範圍。在公司中控室發出上傳指令時，將當前時刻運行過程中的主要工作參數（水質參數、流量、液位等）、運行狀態及一定時間段內的主要工藝過程曲線等信息上傳到公司中控室。功能如下：
（1）控制操作：在中心控制室能對被控設備進行在線實時控制，如啟停某一設備，調節某些模擬輸出量的大小，在線設置某些參數等。
（2）顯示功能：用圖形實時地顯示各現場被控設備的運行工況，以及各現場的狀態參數。
（3）數據管理：依據不同運行參數的變化快慢和重要程度，建立生產歷史資料庫，存儲生產原始數據，供統計分析使用。利用實時資料庫和歷史資料庫中的數據進行比較和分析，得出一些有用的經驗參數，有利於優化SBR池的准閉環控制，並把一些必要的參數和結果顯示到實時畫面和報表中去。
（4）報警功能：當某一模擬量（如電流、壓力、水位等）測量值超過給定範圍或某一開關量（如電機啟停、閥門開關）閥發生變位時，可根據不同的需要發出不同等級的報警。
（5）列印功能：可以實現報表和圖形列印以及各種事件和報警實時列印。列印方式可分為：定時列印、事件觸發列印。
2、控制系統網路結構如果採用常規集中控制方式，將現場信號通過電纜連接到集中控制室,由於工藝線路長、現場控制點分佈範圍廣，需要敷設大量的電纜及橋架,且現場環境惡劣、其施工難度非常大。因此根據工藝劃分，系統共設了三個主站、五個子站、兩個操作員站。採用PLC和控制儀錶，用於現場數據的採集和控制，並藉助AIFCS，方便控制網路系統的建立。控制系統分為三個級別，即現場級、控制級、管理級。管理級集中監控各個分站設備的運行狀態；控制級主要功能是接收管理層設置的參數或命令，對污水處理生產過程進行控制，將現場狀態輸送到管理層；現場級通過接收主控主站的命令，實現數據採集和設備控制。
四、結束語
此控制系統運行穩定、可靠。極大地提高了勞動生產率，該系統有效地解決了生產中的很多問題，如減少了生產過程中的突發故障，縮短了生產準備時間和搶修時間，減少了工人的勞動強度，為污水處理廠創造了可觀的經濟效益和社會效益，達到了節能、降耗的目的。在生產管理上了一個新台階。
