随着城市化进程的加速和环保要求的日益提高，污水处理厂的自动化、智能化运行已成为必然趋势。松原市江南污水处理厂作为区域重要的环保基础设施，其自动控制系统的设计与实施，对于提升污水处理效率、保障出水水质、降低运行能耗与人力成本具有至关重要的意义。本文旨在探讨该厂自动控制系统的设计思路、架构与计算机系统服务的关键环节。

一、 系统设计目标与原则

松原市江南污水处理厂自动控制系统设计的核心目标是实现全流程的智能化监控与优化控制，确保污水处理稳定达标排放。设计遵循以下原则：

1. 可靠性原则：系统需具备高可靠性，关键设备与网络采用冗余配置，确保连续稳定运行。
2. 先进性原则：采用成熟、先进的自动化技术、控制策略与工业网络，保证系统在一定时期内保持技术领先。
3. 开放性原则：系统架构与通信协议应具有良好开放性，便于未来功能扩展、与其他信息系统（如厂级管理信息系统MIS）集成。
4. 经济性原则：在满足功能与性能要求的前提下，优化投资，提高性价比，并注重系统的节能降耗设计。
5. 易用性原则：人机界面友好，操作简便，便于运行人员监控、操作与维护。

二、 系统总体架构设计

系统采用基于可编程逻辑控制器（PLC）和监控与数据采集（SCADA）系统的集散控制（DCS）架构，形成“集中管理、分散控制”的模式。总体架构可分为三层：

1. 现场设备层：由遍布全厂的各类传感器（如流量计、液位计、pH计、溶解氧DO仪、污泥浓度计等）、执行机构（如水泵、鼓风机、阀门、加药设备等）以及小型现场控制箱组成，负责实时采集工艺参数并执行控制指令。
2. 过程控制层：是系统的核心控制单元。根据工艺流程（如粗格栅及进水泵房、细格栅及曝气沉砂池、生化池、二沉池、深度处理、污泥脱水等）设置多个现场控制站（通常采用高性能PLC）。每个控制站负责其管辖区域内设备的自动连锁控制、闭环调节（如曝气量PID控制、加药量控制等）以及与上层的数据交换。
3. 监控管理层：位于中央控制室，是整个系统的人机交互与信息中心。主要包括：

• SCADA服务器：负责与所有现场控制站通信，进行数据采集、处理、存储、报警和历史趋势记录。

• 操作员站：为运行人员提供图形化监控界面，可显示全厂工艺流程图、设备状态、实时/历史数据曲线、报警列表等，并允许进行远程手动干预操作。

• 工程师站：用于系统组态、编程、调试和维护。

• 网络设备：工业以太网交换机、光纤环网等，构成高速、可靠的数据通信骨干网。

三、 关键工艺单元控制策略

1. 进水提升与预处理：根据集水井液位自动控制粗格栅运行与水泵的启停台数，实现节能运行；细格栅与曝气沉砂池根据时间或液位差进行自动清污与控制。
2. 生化处理（核心）：采用基于溶解氧（DO）、氧化还原电位（ORP）和氨氮在线仪表的智能控制策略。通过变频器精确调节鼓风机风量，使生化池DO值稳定在最优范围，在保证硝化/反硝化效果的同时大幅降低能耗。根据进水负荷与水质，可自动调整内回流比、污泥回流比等参数。
3. 二沉池与污泥回流：根据泥位计监测数据自动控制刮泥机运行，根据污泥浓度与流量自动调节回流污泥泵的运行。
4. 加药系统：在深度处理（如混凝沉淀）及污泥调理环节，根据进水流量、浊度或污泥流量，采用前馈-反馈复合控制模型，自动精确调节絮凝剂、助凝剂等药剂的投加量，在保证效果的同时节约药耗。
5. 污泥脱水系统：实现污泥进料、药剂投加、脱水机（如离心机、板框机）运行的自动联动与顺序控制，并监测关键参数如扭矩、差速等。

四、 计算机系统服务与高级功能

自动控制系统的价值不仅在于基础监控，更在于其提供的智能化计算机系统服务：

1. 数据服务与信息化：系统建立实时/历史数据库，为生产运行提供完整的数据支撑。通过OPC等标准接口，可与厂级管理信息系统（MIS）、实验室信息管理系统（LIMS）乃至上级环保监管平台进行数据集成，实现信息共享与报表自动生成。
2. 智能报警与诊断：设置多级报警（预警、一般报警、紧急报警），并可根据工艺关联性进行报警过滤与根源分析，辅助运行人员快速定位故障。系统可记录设备运行时间，提示定期维护。
3. 能源管理与优化：对全厂主要耗能设备（水泵、鼓风机等）进行能耗计量与分析，结合工艺运行数据，评估单元能耗，为节能运行提供指导。高级应用可引入工艺模拟与优化算法，寻求全局最优运行点。
4. 安全与权限管理：建立严格的分级用户权限管理体系，不同级别的操作人员拥有不同的操作和查看权限，所有重要操作均留有电子记录，保障系统操作安全与可追溯性。
5. 移动监控与远程支持：在保证网络安全的前提下，可通过授权移动终端（如工业平板）或安全的远程访问通道，实现关键信息的移动查看与有限远程技术支持，提高应急响应速度。

五、

松原市江南污水处理厂自动控制系统的设计，以先进的集散控制架构为基础，紧密结合具体工艺流程，部署了精细化的控制策略。更重要的是，该系统超越了传统自动化的范畴，通过提供强大的计算机数据服务、智能分析与优化功能，将污水处理厂从“自动化运行”推向“智能化运营”的新阶段。这不仅能够显著提升该厂的运行管理水平、稳定出水水质、降低生产成本，也为松原市的水环境保护与可持续发展提供了坚实的技术保障。系统的实施与后续持续优化，需要自动化技术与水务运营经验的深度融合，以确保其长期、高效地发挥作用。