一、【前言】
为满足 “系统稳定可靠、管理操作简便、工程投资成本低，项目运行费用经济”的要求，某公司污水处理工程自控方案将以国际流行的PAC技术为基础，实现系统全自动化处理、人机一体化管理模式，达到系统运行和维护简单方便、系统性价比高的目的。
二、【系统需求】
根据客户提供的相关资料，本项目共计：
AI（模拟量输入）点数：16
AO (模拟量输出) 点数：2
DI（开关量输入）点数：160
DO（开关量输出）点数：32
与上位机通讯方式：以太网
开关量输出信号多是控制动力设备或阀门，如：水泵、搅拌机、电动蝶阀；
开关量输入信号则是相关设备手动信号；
模拟量输入是液位、PH值、温度等模拟量参数的采集。
另附系统要求：(均可通过软件功能实现)
（1）所有自控联锁均可人工断开并采用手动操作；
（2）所有液位都以各池池内底为0.00M开始计算；
（3）所有设备运行时间累计并显示；
（4）故障详细内容指示，故障历史记录及查询；
（5）所有设备运行参数设定值可变更输入；
（6）所有报表可人工输出；
（7）系统中“就地操作”指在配电柜选为手动时可以就地手动开停；“配电柜操作”指不符合电气运行参数时，配电柜可以停止（优先）；“中控室操作”指在满足工艺、电气要求时，自动控制。
三、【系统配置】
根据系统需求，以及现场设备的分布情况，控制系统选用基于泓格科技WinCon-8000系列控制产品，集中式控制模式。本方案所选用的泓格系列产品，均可工作在-25℃～+75℃的极限温度范围内，而其储存温度可达-30℃～75℃，无冷凝时湿度可达5℃～95℃；工作电源为工业现场常见的10VDC～30VDC直流电源，并支持电源反接保护；WinCon-8000采用RISC CPU低功耗及无风扇无硬盘设计，具有抗冲击，抗振动的特点。
3．1 控制系统配置如下：
3．2 系统描述
产品I/O扩展如图一所示。
整个系统构架如图二所示：电控设备列于中控室和配电控制室，中控室可通过工控机监视现场所有分散设备状态，同时以自动或者手动方式发出控制指令通过WinCon-8000驱动相应设备，进行工艺生产。配电控制室主要放置开关柜和控制柜，控制柜内置泓格的WinCon-8000控制器及相关I/O扩展模块。各现场的设备通过屏蔽信号电缆与控制柜中的WinCon-8000相连，WinCon-8000则通过以太网将信号传至中控室的上位机（工控机），供操作人员和管理人员进行监控。如图二所示。
四、【控制流程】
系统运行时，厂区污水进入到格栅井，WinCon-8000控制器（W-8747）按照工艺流程设计的时间要求（运行1小时停0.5小时）来控制数字量输出模块（I-87064）的数字量输出，从而实现对集水井中一级提升泵（J102abc）的控制。同时一级提升泵（J102abc）的启停还将受到集水井内的液位仪(LIS11)的控制，当液位高于3.2m的时候将高限报警，低于0.6m的时候将底限报警，0.8米的时候两个一级提升泵低限连锁，2.5米的时候两个一级提升泵高限连锁，3.0米的时候两个一级提升主泵和备用泵都将高限连锁。
与此同时，水质在线检测仪（AIS11）将对集水井中的PH值进行检测，将检测得到的值传入到模拟量输入模块（I-87017RC）中。IPAC控制器(（W-8747)对传入的PH值进行判断：当PH值﹤5时低限报警，PH值﹥10时高限报警， PH值=9时则通过数字量输入模块（I-8040）启动出水电动蝶阀(F102)，在PH=6时低限连锁启动回流电动蝶阀(F101)。
在集水井的处理过程中，一旦出现了问题，事故池中的事故泵(J110)将根据集水井中的液位计（LIS11）信息做出启停动作；为保障此判断可靠准确，事故池采用同样原理，设置对应的液位计，从而判断事故泵的运行状态是否准确，并根据此时的液位做出相应的控制调整。
此后，污水进入预沉池，并有一部分流入调节池。控制室中的WinCon-8000控制器同样根据时间来控制潜水搅拌机（J103ab）的启停。而在污水经过了调节池进入酸碱调配池后，池中的水质在线检测仪（AIS12）会将酸碱调配池的PH值采集并发送至IPAC控制器中，IPAC控制器根据PH值的强弱发出不同的控制指令，如：PH=9的时候高限报警，并通过对数字量输出模块（I-8040）发出命令停止水泵（J104），PH=8.5的时候高限连锁并加酸，PH=8的时候中间连锁加酸碱，PH=7.5时低限连锁加碱，PH=7时停水泵(J104)；同时,池中的二级提升水泵(J105a-f)也将根据酸碱池的液位和PH值的信息联合控制水泵的启停：液位为5.8米的时候高限报警，液位为0.6米的时候低限报警，在5.7米时高限连锁，0.8米时低限连锁。
当另外一部分污水进入污泥浓缩池，整个池的操作采用全手动的方式。池中装置有水质监测仪，操作人员可以根据监测仪的显示参数，通过手动方式控制污泥浓缩池的污泥进料泵等设备和仪器，而过滤的上清液将回流到格栅井中。
当污水进入EGSB反映塔的时，其中的内回流泵（J106abc）与酸碱调配池中的潜水搅拌机（J105a）进行联动。此外，由于处理过程中有沼气的产生所以在反映塔顶部设置的有一个沼气自动点火燃烧装置，该燃烧装置直接受中控室WinCon-8000控制器（（W-8747）直接启停控制。
污水在EGSB反映塔处理后流入到耗氧反应池，操作人员在现场通过手动的方式按键，按键信息随后会发送到中心WinCon-8000控制器（（W-8747），控制器判断处理以后会发出相应的指令来启停鼓风机。
最后，处理过的水流进入二沉池，池中的中心传动刮泥机将按照控制系统程序中的时间设置对污水进行最后的沉淀处理，最终通过加药装置以实现消毒杀菌，达标以后即可以排放。
五、【软件功能】
5．1开发软件
W-8747控制器的开发模式和传统PLC开发方式基本一致，完全符合IEC61131国际标准，编程软件为罗克韦尔公司旗下的ISaGRAF。它可以同时支持梯形图、顺序功能图等5种通用编程语言。该软件与传统的PLC厂家的编程软件（如西门子的STEP-7）相比属于开放类的通用性软件，是建立在通用平台之上的软件，因此软件的兼容性和可移植性更强，用户使用ISaGRAF开发的程序，当其需要移植到其它系统时，只需要更改参数，拷贝既可；同时软件程序掌握不再局限于固定的厂家，用户在使用ISaGRAF后，可以把这种技术掌握在自己手中，而不必再依赖厂家。泓格科技也针对所选用的I/O模块提供了相应的功能框图函数，客户可以方便的在程序中直接调用，程序编写将更加方便快捷。此外，ISaGRAF软件也和传统的PLC软件一样可以支持在线调试和仿真功能，客户可以方便的对预编的程序进行在线调整。
总之，用户可以把它当成PLC，来进行系统开发；但实际效果，它的开发和使用比PLC更方便。
5．2与上位机软件的衔接
用户在PC机上根据工艺要求编写好相应的控制程序，将此程序进行编译并通过PC机上的串口或网口下载到WinCon-8000主控制器（（W-8747）中，开机运行后，IPAC主控制器就可按照此程序，以类似现场总线的方式对厂区的各种设备进行监控。同时，通过modbus或者其他协议方式与上位机软件实现通讯，由于上位机组态软件通常支持modbus通讯，所以可以很方便的与用户的组态软件联接，用户也可以通过调用泓格提供的功能块函数，实现PAC主控制器与上位机的通讯。上位机中用户可以选择组态软件（如组态王）或者VB等编程语言开发的监控组态平台，从而以图像化方式显示和记录现场的数据信息，并将需要的现场信息存入数据库中并保存；同时，中控室中的工作人员也可以根据现场设备反馈的数据，通过组态软件来发出各种命令，命令通过以太网传后递给WinCon-8000主控制器（（W-8747）,主控制器通过接收到的不同命令，编译成相应指令控制各I/O模块的输出，以实现对现场设备的控制。
六、【方案特点】
6．1 软件开发、售后维护方便
泓格科技提供所有I/O模块的函数功能块，用户可以直接使用相应的I/O模块，而不用单独对各个模块进行大量的设置，从而节省大量初始化时间，使系统在运用和使用上更加容易，同时在系统维护时，也无须单独对各模块进行设置，极大的节省了系统维护的时间和人力。
6．2 标配以太网络接口，降低通讯成本
WinCon-8000控制器直接实现以太网通讯而勿需另外添加专门的以太网通讯模块，从而大幅度的降低成本，同时在程序上实现以太网通讯上也更加的方便快捷，而不必再编写专用的通讯程序。
6．3强大的通讯能力，方便实现与标准设备或非标准设备通讯，或者通讯扩展。
由于W-8747属于模块化结构的产品，它除了本身自带的3串口，一网口外，还可以根据用户的需求，进行多串口或者多网口的扩展，而不必去做硬件和软件大量的更改工作，在通讯上为用户提供了更大的选择和扩展空间。
6．4 方便实现系统扩展，为系统变更或升级留有空间
W-8747控制器预留了一个插槽供用户系统扩展。同时，也可以采用总线的方式来进行扩展，对于由于工艺或设备的更改而导致自控配置变更，优势巨大。
6．5 控制器提供加密功能，保密用户工艺信息
控制器提供64位唯一的硬件序列号，可以保密客户程序信息。如水处理中重要的工艺算法，在编译成程序来计算某些参数的时候，用户可以通过硬件序列号的功能，加密此程序，从而有效的保护公司机密。
6．6 本地数据保存、掉电保持、实时时钟、防止数据丢失
WinCon-8000有本地存储的EEPROM、电池后备SRAM，可以保存本地需要存储的一些数据，并且具有掉电保持功能，即使在停电的情况下也能够将一些重要的数据进行存储，同时配合实时时钟功能，为后期精确分析事故原因和发生时间，提供了重要的判断依据。
6．7 看门狗功能，加强系统稳定可靠性
WinCon-8000控制器和I/O自带的双看门狗功能（硬件看门狗和软件看门狗），能在系统死机情况下，快速自启，提高了系统的可靠性和稳定性。
6．8 可以实现复杂工艺算法的程序开发，满足用户高技术的水处理自动化
WinCon-8000产品由于其软件平台的公用性，故它不但可以使用传统PLC方式进行程序开发，还可使用如C语言等计算机高级语言进行程序开发。在水处理工程需要复杂算法的时候，采用C语言进行开发将比着传统PLC开发模式更节省开发费用，而且有些程序还是PLC梯形图所不能编写的。
七、【小结】
在选取自控产品阶段，考虑到客户以往使用PLC方式进行系统开发的习惯，以及对于水处理工程可靠稳定的要求，再综合整体性价比的衡量，最终我们选取了泓格科技的W-8747控制器搭配相应I/O模块的方案。 此方案以PAC控制器件为核心，它除了具备PC强大的控制计算能力、通讯处理、广泛的第三方软件支持外，还结合了PLC可靠、坚固、易于使用的特性，同时也为用户节省了工程项目开发时间，简化了现场布线的麻烦，提高了系统的可扩展性，为现在乃至将来降低了整体成本。
泓格科技的WinCon-8000系列产品，经过市政水治理项目以及工厂、工业园区生产、生活污水项目的多次成功案例运用，已经证明了它在可靠、稳定的同时；还以其独特性能，让用户有了一个更具市场竞争力的水处理自控方案。
