随着人类社会的不断进步和发展,自然资源逐渐减少,特别是水资源严重不足,水环境的保护越来越重要。污水处理技术可以有效保障水质达标,随着对水质要求的不断提高,污水处理控制逐步向自动化、智能化方向发展。本论文以哈尔滨市阿城污水处理厂为背景,介绍了以A~2O工艺为基础的污水处理的基本工艺和流程,完成了以A~2O工艺为基础的自动化系统的电气系统设计和工程实现。分析并建立了污水生化处理系统的简化模型,通过仿真进行了稳态模拟和动态模拟。针对污水处理过程能耗偏高的问题,设计了一个基于A~2O工艺的城市污水处理全过程的优化控制系统。以曝气池含氧量控制和污水浊度控制作为主要的研究对象,建立了系统的动态模型,利用仿真工具进行了分析。针对污水浊度存在的扰动,提出了一种前馈-反馈控制算法,提高了响应速度。针对含氧量控制中存在的大滞后问题,论文比较了史密斯预估方法和达林算法,采用史密斯预估PID控制算法,缩短了达到指标的响应时间。用溶解氧浓度数值和污泥排放的数量为决策变量,建立了完整的优化控制模型,从而实现了整个污水处理过程的全部最优控制。设计了一套基于PLC控制器的污水自动控制系统,控制系统包含污泥处理间控制分系统、鼓风机房控制分系统、进水预处理控制分系统、空压机房控制分系统及加药间加药泵控制分系统五部分。利用工业以太网将各个控制分系统的数据传输到中控室,再通过工控机对各个部分的工作状态进行监控,从而实现了整个污水处理过程的自动化。