■ 瑞士日内瓦的Step Nant d’Avril污水处理厂(ARA)出现了容量不足且机器设备部件老化的现象。与建立新厂相比，对旧厂进行更新所需的费用要昂贵得多。于是，在几公里远的地方建立起了一个新的大型现代化污水处理厂。该厂不仅为其位于瑞士境内的辖区供应中水并且还可净化处理邻国－法国的污水。SIG Services Industriels de Genève公司为过程及热回收的自动化系统选用了WAGO以太网控制器及I/O-IPC 。
新的污水处理厂名为STEP du Bois de Bay，于2009年4月投入使用，并于2010年2月起以标准流量运转。它的建立取代了瑞士原来的Step Nant d’Avril老污水处理厂以及位于法国Pays de Gex的Joumana和Allondon污水处理厂。建立新厂毫无疑问是十分必要的，因为老设备不仅没有能力精确地遵守极限值并且无法承担日益增大的污水注入量。该厂的建立要使其具备能够处理辖区内130000户居民(至2020年)所产生污水的容量并且该厂将近40%的容量是用于为邻国法国进行污水净化处理的。污水从法国流经Galerie de Chouilly到达该处理厂。通过将法国境内并入日内瓦境内的污水处理网络保护了Allondon流域的河流不受污染。污水在该新建STEP du Bois de Bay处理厂中被净化处理后会流经罗纳省被重新输送到法国。 该厂是瑞士境内最大的20座污水处理厂之一同时也是最新最现代化的污水处理厂之一。在瑞士日内瓦州内共有大约10个污水处理厂。新建污水处理厂、敷设管网和截止管道(Galerien－半敞开式隧道)以及更新两个泵站所需的费用多达1.2亿瑞士法郎。该污水处理厂的经营者SIG公司同时也参与了项目的融资。企业很重视珍惜资源的经营理念并将之付诸实际行动，例如他们会使用净化后的水所蕴含的能源在冬季为楼宇供暖和在夏季制冷。
污水净化过程需经过多道工序
污水到污水处理厂的输送工作是由(每个最大流量为300L/s)四个泵完成的。STEP污水处理厂的最大流量为900 [L/s]。在污水预处理的第一个步骤中，细网组成的隔栅可以过滤掉6mm以上的固体物质。这些固体物质会被送进螺旋输送器中进行分离，之后还要经历清洗和脱水的工序，最后会在垃圾焚烧装置中进行焚烧转化成热能被利用。除此之外，还有专门洗沙用的池子用于进行污水除沙。这样，污水中的沙粒就会经过清洗后被挑拣出来，然后储存在矿车中直至被运走。污水经过预处理工序之后会被输送进4个带有喷嘴喷射氧气的水池中进行生化处理。通过这种所谓的“生化反应堆工序”可使污水中的带氧菌及其他微生物分解出碳的化合物。这其间还会生成大量的碳氧化物、氮元素及许多生物量等。特定的细菌可以将氨氧化成硝酸盐，此外，氯化铁参与的化学沉淀可以除磷。这个所谓的“生化反应堆”即絮状菌群在另一个净化池中沉淀下来之后会被吸走以便再利用。在污水净化的多个等级工序完成之后，净化的水会输送给邻近的罗纳省。
由I/O-System控制的阀岛
SIG公司的项目委托人Stéphane Gabriel说道：“由于各等级工序之间需要流畅的过渡与契合，所以我们一直想要寻找一款既可靠又能满足我们需求的产品。”
新建的污水处理厂中总共有大约75个泵和80个设备单元，用于确保每道工序必要的水流量，此外，每个工序都由150多个阀门控制。Stéphane Gabriel还解说道：“这里98%的阀门是气动的，剩下的2%由发动机驱动。”他们选用WAGO 841系列可编程以太网控制器对那些直接连接在节点上的阀岛进行控制。这种电控－气动的解决方案节省了大量的布线成本，并且对于单一现场总线类型可无需网关实现全部通讯功能。总共有17台不锈钢电气柜，每一台内都配备了一个可编程以太网控制器，以及Bürkert公司生产的阀岛。每台机器控制4-16个阀门。WAGO-I/O-SYSTEM 750系列模块用于采集现场侧测量设备(用于测量水平面高度、流量等信息)的信号。
采集来自20000个分布数据点的信息
新建污水处理厂的结构设计是基于以太网的分布式控制。系统上层总共设置了12个控制器与两个SCADA服务器相连，这两个服务器又可与控制站点通讯。与以太网控制器相连接的I/O模块会将所需数据传输给控制器。WAGO控制器控制着气动阀门并采集记录所有的模拟量测量数据和HART-过程数据。此外，WAGO控制器和两台WAGO-I/O-IPC用于采集“生化反应”这一级工序的测量值并通过现场总线PROFIBUS DP将这些数据传输给上层控制系统。另一台 WAGO-IPC用于对离心机进行监测。在构建新厂时也顾及到了楼宇建筑方面的自动化：6个可编程以太网控制器负责控制整个楼宇的照明、百页窗的开闭以及负责监控楼宇中各插座的安全开关。两台热力泵可支持楼宇的冬季供暖和夏季制冷。
控制器发挥着HART协议网关的作用
WAGO控制器处理来自于流量测量工具和水位传感器的信号(4-20mA HART信号)，接下来会通过以太网和 MODBUS/TCP协议把它们传输给控制层面。工作人员可以借助Vega的软件PACTWare轻松对测量传感器的偏差进行调整而无需再像以前那样亲临现场。这些测量数据有些是通过PROFIBUS DP协议进行传输的，这时，WAGO-I/O-IPC 便起到了HART网关的作用，通过它来连接PROFIBUS DP与以太网。SIG公司污水处理研发部副经理Philippe Koller说道：“之所以选择WAGO-I/O-SYSTEM是因为它创新的构想符合我们的标准。”
总结
WAGO控制器基于分布式的系统结构收集信息并将它们传输给上层控制系统。WAGO-I/O-SYSTEM可连接各式各样的I/O模块，能够实现现场侧灵活的信息传输。并且可支持不同的标准接口及现场总线类型，系统的扩展过程轻松且成本低廉。谈到为什么会最终选择WAGO-I/O-SYSTEM 时，Stéphane Gabriel补充道：“我们被WAGO-I/O-SYSTEM 强大的灵活性征服了，你在WAGO产品中几乎可以为所有的信号都找到一款相对应的模块。不仅如此，WAGO的可编程现场总线控制器和WAGO-I/O-IPC能够在现场直接发挥其控制功能”。由于WAGO-I/O-SYSTEM具有不依赖于现场总线的优秀特性，它可轻松集成于各式各样结构的系统中。
各种测量值和过程数据汇集到控制中心，并在显示器上显示出来。
当HART信号通过PROFIBUS DP进行传输时，WAGO-I/O-IPC就会发挥HART网关的作用连接PROFIBUS DP协议和以太网协议。
污水处理厂中安装了17个不锈钢电气柜，每个柜子都配有一个可编程以太网控制器和一个阀岛。每个控制器可控制4到16个阀门。
● 以太网控制器控制阀岛
● 电气柜内部集成阀岛可节省线缆
● WAGO-I/O-IPC发挥着HART网关的作用
● 灵活性强
撰文：Renate Klebe Klingemann, WAGO
图：WAGO