近些年来,水污染已经严重制约了我国经济的可持续发展和一些地区人民的正常生产生活,因此大力发展污水处理事业迫在眉睫。科技的进步以及我国在水处理技术方面的迅速成长,也不断提升了对污水处理过程中的智能化水平的要求,因此使用最新的自动化工业控制技术和智能化仪器设备对整个污水处理过程进行监控势在必行。论文以天津市大港某污水处理厂过程控制系统的设计开发过程为背景,首先,详细介绍污水处理过程的工艺流程及核心环节的处理特点,确定整体控制系统构架及网络结构,完成硬件的设计。然后,完成PLC控制程序的编写和上位机WinCC监控画面的组态开发,完成整个污水处理工艺的自动化控制系统设计。针对污水处理中的重要环节,pH中和滴定过程的控制难点进行算法研究,由于pH中和阶段的高度非线性和不确定性,基于经典控制理论的传统PID控制方法,难以取得满意的控制效果。通过分析pH中和过程的化学反应机理结合广义预测控制算法的结构特点,建立对象的控制模型,推导出基于西门子PLC控制系统的pH中和广义预测控制器,并给出实现过程。仿真结果表明,采用广义预测控制对pH值的控制效果优于传统PID,实际现场应用也证明该方法的有效性。