基于PLC的DCS控制系統(tǒng)在污水處理廠中的應(yīng)用
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PLC1安裝在變配電所，負(fù)責(zé)控制格柵井、污水提升泵、沉砂池、1號(hào)CASS池、2號(hào)CASS池、3號(hào)CASS池、鼓風(fēng)機(jī)房、儲(chǔ)泥池及流量井流量檢測、接觸消毒池的部分檢測控制、配電室的部分電力參數(shù)監(jiān)測。
PLC2安裝于加藥間。用于控制加藥間的電磁閥、攪拌器、隔膜泵在內(nèi)的全套加藥設(shè)備。
中央管理中心的兩臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)采用DELL公司的OptiPlex系列臺(tái)式機(jī)。OptiPlex系列臺(tái)式機(jī)定位于初級(jí)服務(wù)器應(yīng)用，在高性能的前提下其專門設(shè)計(jì)的鋼絲屏蔽層結(jié)構(gòu)以及散熱系統(tǒng)保證了系統(tǒng)的高可靠性和穩(wěn)定性。所采用的監(jiān)控軟件是基于微軟的Windows 2000平臺(tái)的，商用機(jī)對(duì)操作系統(tǒng)的兼容性比工控機(jī)略好。
該廠整個(gè)控制的系統(tǒng)信息交換層和控制層兩層合一。采用先進(jìn)的工業(yè)以太網(wǎng)，具有高速可靠的特點(diǎn)。工業(yè)以太網(wǎng)是以傳統(tǒng)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)，針對(duì)工業(yè)控制的要求，改良后的一種信息及控制網(wǎng)，具有一網(wǎng)到底和降低網(wǎng)絡(luò)造價(jià)的特點(diǎn)。
3 自控系統(tǒng)功能
3．1 監(jiān)控軟件
監(jiān)控軟件采用開物2000軟件，開物2000為北京華富慧通開發(fā)的一款通用監(jiān)控軟件，該軟件對(duì)OPC通訊方式支持較好。 OPC（OLE for ProcessContro1）是基于COM（Component Object Mode1）和 DCOM（Distributed Component Object Mode1）技術(shù)的面向?qū)ο筌浖f(xié)議。OPC為現(xiàn)場設(shè)備、自動(dòng)控制應(yīng)用軟件和企業(yè)管理應(yīng)用軟件之間提供了開放、一致的接口規(guī)范，為來自不同供應(yīng)商的軟、硬件提供“即插即用”的連接。
本系統(tǒng)的監(jiān)控軟件和DCS硬件之間的通訊協(xié)議采用OPC方式，ROCKWELL的RSLINX軟件為OPC SEVER端而監(jiān)控軟件作為OPC CLIENT讀取數(shù)據(jù)，采用該方式通訊避免了監(jiān)控軟件對(duì)DCS系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序支持不完善的情況發(fā)生。
3．2 控制方式X
為便于操作調(diào)試和事故的緊急處理，系統(tǒng)控制方式分為三種：
（1）就地手動(dòng)方式。即通過就地控制箱或MCC上的按扭、開關(guān)操縱設(shè)備。
（2）遙控方式。通過中央管理中心的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)在手動(dòng)模式下控制設(shè)備。
（3）自動(dòng)方式。系統(tǒng)根據(jù)工況自動(dòng)完成設(shè)備的啟停、調(diào)節(jié)控制。
遙控和就地控制方式的切換由MCC柜或就地控制箱完成；自動(dòng)方式和遙控方式的切換由兩臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)完成。
3．3 監(jiān)控功能
兩臺(tái)計(jì)算機(jī)分別作為操作站和工程師站相互備用，設(shè)置于中央管理中心，對(duì)全廠工藝設(shè)備運(yùn)行狀況、運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行集中監(jiān)控，遙控現(xiàn)場設(shè)備。監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過集成的1000M網(wǎng)卡與PLC系統(tǒng)經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
主要功能：
（1）工藝流程監(jiān)控功能。系統(tǒng)能按工藝要求對(duì)污水處理的各環(huán)節(jié)參數(shù)及設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，同時(shí)根據(jù)工藝要求選擇自動(dòng)、順序、定時(shí)等控制方式。
（2）報(bào)警及報(bào)警記錄功能。當(dāng)設(shè)備發(fā)生事故時(shí)，系統(tǒng)將在計(jì)算機(jī)、馬賽克大屏幕、就地控制箱上進(jìn)行報(bào)警指示。同時(shí)計(jì)算機(jī)將對(duì)所發(fā)生的報(bào)警內(nèi)容、時(shí)間及確認(rèn)時(shí)間進(jìn)行記錄。在計(jì)算機(jī)上還可進(jìn)行語音報(bào)警。
（3）聯(lián)鎖保護(hù)功能。當(dāng)系統(tǒng)檢測到局部故障后啟動(dòng)相應(yīng)的聯(lián)鎖保護(hù)程序。
?。?）參數(shù)設(shè)定功能?？稍谥醒牍芾碇行牡娜魏我慌_(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)或現(xiàn)場控制站的人機(jī)界面上進(jìn)行報(bào)警上下限、調(diào)節(jié)參數(shù)、運(yùn)行時(shí)間等參數(shù)的設(shè)定。
?。?）數(shù)據(jù)記錄存儲(chǔ)功能。系統(tǒng)可對(duì)重要數(shù)據(jù)如工藝參數(shù)、工況、設(shè)備運(yùn)行時(shí)間等進(jìn)行記錄儲(chǔ)存，以備調(diào)用。
?。?）操作記錄功能。系統(tǒng)自動(dòng)保存重要操作記錄，如改動(dòng)參數(shù)，操作設(shè)備的操作員代號(hào)、時(shí)間、內(nèi)容等。
?。?）實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)曲線和歷史數(shù)據(jù)曲線。對(duì)重要工藝參數(shù)可以進(jìn)行實(shí)時(shí)曲線顯示，并記錄歷史數(shù)據(jù)曲線。
（8）多級(jí)口令保護(hù)功能。在中央管理中心的任何一臺(tái)監(jiān)控計(jì)算機(jī)上可設(shè)定不同操作權(quán)限，只有相應(yīng)操作權(quán)限的操作員，在輸入正確的口令后才可訪問該級(jí)畫面。
?。?）打印功能?？蛇M(jìn)行報(bào)表打印、曲線打印、圖形打印。
4 工程效果
該工程于2003年5月份開始實(shí)施，2004年4月份設(shè)備移交廠方運(yùn)行，其DCS系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠無損壞情況。系統(tǒng)投入使用后，操作人員在中央管理中心就能夠全面了解整個(gè)工廠的運(yùn)行情，DCS系統(tǒng)對(duì)泵及潷水器等主要設(shè)備能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)進(jìn)行自動(dòng)控制。整個(gè)系統(tǒng)只需中央管理中心操作人員就能夠保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，大大降低了值班員的勞動(dòng)強(qiáng)度。該系統(tǒng)的投運(yùn)解決了以往污水處理廠自動(dòng)化程度低，所有設(shè)備均需手動(dòng)操作，值班人員勞動(dòng)強(qiáng)度大、操作易出錯(cuò)，出水水質(zhì)不穩(wěn)定、生產(chǎn)過程無法集中監(jiān)控的問題。該廠作為三峽庫區(qū)第一批興建的污水處理廠，對(duì)三峽庫區(qū)水質(zhì)的保護(hù)起到了積極的作用。各級(jí)政府領(lǐng)導(dǎo)多次對(duì)該廠進(jìn)行視察和工作指導(dǎo)，對(duì)該廠的生產(chǎn)以及工藝水平給予了良好的評(píng)價(jià)，取得了很好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。
5 結(jié)語
PLC作為成熟的控制器其編程語言及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)具有統(tǒng)一性，便于控制系統(tǒng)的調(diào)試及維護(hù)。雖然PLC控制算法相對(duì)單一，但是卻很好的滿足了污水生產(chǎn)工藝的要求，在避免功能浪費(fèi)的同時(shí)降低了系統(tǒng)造價(jià)。采用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，保證了通訊網(wǎng)絡(luò)良好的兼容性和穩(wěn)定性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了通訊的高速化。以PLC為基礎(chǔ)采用工業(yè)以太網(wǎng)搭建的DCS控制系統(tǒng)，在污水處理廠的自動(dòng)化控制中具有成熟可靠，既滿足生產(chǎn)工藝要求，同時(shí)也降低了工程造價(jià)，具有很好的應(yīng)用前景。
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評(píng)論