隨著城市化進程的加速和環保要求的日益提高，污水處理廠的自動化、智能化運行已成為必然趨勢。松原市江南污水處理廠作為區域重要的環保基礎設施，其自動控制系統的設計與實施，對于提升污水處理效率、保障出水水質、降低運行能耗與人力成本具有至關重要的意義。本文旨在探討該廠自動控制系統的設計思路、架構與計算機系統服務的關鍵環節。

一、 系統設計目標與原則

松原市江南污水處理廠自動控制系統設計的核心目標是實現全流程的智能化監控與優化控制，確保污水處理穩定達標排放。設計遵循以下原則：

1. 可靠性原則：系統需具備高可靠性，關鍵設備與網絡采用冗余配置，確保連續穩定運行。
2. 先進性原則：采用成熟、先進的自動化技術、控制策略與工業網絡，保證系統在一定時期內保持技術領先。
3. 開放性原則：系統架構與通信協議應具有良好開放性，便于未來功能擴展、與其他信息系統（如廠級管理信息系統MIS）集成。
4. 經濟性原則：在滿足功能與性能要求的前提下，優化投資，提高性價比，并注重系統的節能降耗設計。
5. 易用性原則：人機界面友好，操作簡便，便于運行人員監控、操作與維護。

二、 系統總體架構設計

系統采用基于可編程邏輯控制器（PLC）和監控與數據采集（SCADA）系統的集散控制（DCS）架構，形成“集中管理、分散控制”的模式。總體架構可分為三層：

1. 現場設備層：由遍布全廠的各類傳感器（如流量計、液位計、pH計、溶解氧DO儀、污泥濃度計等）、執行機構（如水泵、鼓風機、閥門、加藥設備等）以及小型現場控制箱組成，負責實時采集工藝參數并執行控制指令。
2. 過程控制層：是系統的核心控制單元。根據工藝流程（如粗格柵及進水泵房、細格柵及曝氣沉砂池、生化池、二沉池、深度處理、污泥脫水等）設置多個現場控制站（通常采用高性能PLC）。每個控制站負責其管轄區域內設備的自動連鎖控制、閉環調節（如曝氣量PID控制、加藥量控制等）以及與上層的數據交換。
3. 監控管理層：位于中央控制室，是整個系統的人機交互與信息中心。主要包括：

• SCADA服務器：負責與所有現場控制站通信，進行數據采集、處理、存儲、報警和歷史趨勢記錄。

• 操作員站：為運行人員提供圖形化監控界面，可顯示全廠工藝流程圖、設備狀態、實時/歷史數據曲線、報警列表等，并允許進行遠程手動干預操作。

• 工程師站：用于系統組態、編程、調試和維護。

• 網絡設備：工業以太網交換機、光纖環網等，構成高速、可靠的數據通信骨干網。

三、 關鍵工藝單元控制策略

1. 進水提升與預處理：根據集水井液位自動控制粗格柵運行與水泵的啟停臺數，實現節能運行；細格柵與曝氣沉砂池根據時間或液位差進行自動清污與控制。
2. 生化處理（核心）：采用基于溶解氧（DO）、氧化還原電位（ORP）和氨氮在線儀表的智能控制策略。通過變頻器精確調節鼓風機風量，使生化池DO值穩定在最優范圍，在保證硝化/反硝化效果的同時大幅降低能耗。根據進水負荷與水質，可自動調整內回流比、污泥回流比等參數。
3. 二沉池與污泥回流：根據泥位計監測數據自動控制刮泥機運行，根據污泥濃度與流量自動調節回流污泥泵的運行。
4. 加藥系統：在深度處理（如混凝沉淀）及污泥調理環節，根據進水流量、濁度或污泥流量，采用前饋-反饋復合控制模型，自動精確調節絮凝劑、助凝劑等藥劑的投加量，在保證效果的同時節約藥耗。
5. 污泥脫水系統：實現污泥進料、藥劑投加、脫水機（如離心機、板框機）運行的自動聯動與順序控制，并監測關鍵參數如扭矩、差速等。

四、 計算機系統服務與高級功能

自動控制系統的價值不僅在于基礎監控，更在于其提供的智能化計算機系統服務：

1. 數據服務與信息化：系統建立實時/歷史數據庫，為生產運行提供完整的數據支撐。通過OPC等標準接口，可與廠級管理信息系統（MIS）、實驗室信息管理系統（LIMS）乃至上級環保監管平臺進行數據集成，實現信息共享與報表自動生成。
2. 智能報警與診斷：設置多級報警（預警、一般報警、緊急報警），并可根據工藝關聯性進行報警過濾與根源分析，輔助運行人員快速定位故障。系統可記錄設備運行時間，提示定期維護。
3. 能源管理與優化：對全廠主要耗能設備（水泵、鼓風機等）進行能耗計量與分析，結合工藝運行數據，評估單元能耗，為節能運行提供指導。高級應用可引入工藝模擬與優化算法，尋求全局最優運行點。
4. 安全與權限管理：建立嚴格的分級用戶權限管理體系，不同級別的操作人員擁有不同的操作和查看權限，所有重要操作均留有電子記錄，保障系統操作安全與可追溯性。
5. 移動監控與遠程支持：在保證網絡安全的前提下，可通過授權移動終端（如工業平板）或安全的遠程訪問通道，實現關鍵信息的移動查看與有限遠程技術支持，提高應急響應速度。

五、

松原市江南污水處理廠自動控制系統的設計，以先進的集散控制架構為基礎，緊密結合具體工藝流程，部署了精細化的控制策略。更重要的是，該系統超越了傳統自動化的范疇，通過提供強大的計算機數據服務、智能分析與優化功能，將污水處理廠從“自動化運行”推向“智能化運營”的新階段。這不僅能夠顯著提升該廠的運行管理水平、穩定出水水質、降低生產成本，也為松原市的水環境保護與可持續發展提供了堅實的技術保障。系統的實施與后續持續優化，需要自動化技術與水務運營經驗的深度融合，以確保其長期、高效地發揮作用。