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SABO DCS控制系統(tǒng)以其先進的控制技術(shù)，完善的系統(tǒng)功能，開放的應用軟件，冗余式供電系統(tǒng)，科學的功能模塊，分段式隔離技術(shù)，精致的柜體加工，合理的產(chǎn)品布局，美觀的綜合布線，周到的現(xiàn)場調(diào)試，深受國內(nèi)外電力、冶金、石化、建材、交通、市政等行業(yè)的客戶的好評。以下是薩柏電氣承建的蘇北某城市DCS污水處理控制系統(tǒng)簡介。
背景介紹
隨著國民經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，各級政府對環(huán)境保護更加關(guān)注，各地陸續(xù)新建了一大批污水處理廠，這些新建的污水處理廠根據(jù)自身特點，對控制系統(tǒng)的性能和價格提出了新的要求。蘇北某城市污水處理廠采用CASS工藝對生活污水進行處理，日處理量為3萬噸,其DCS系統(tǒng)以高性價比的PLC為控制單元，采用商用計算機為監(jiān)控站,整個系統(tǒng)在實現(xiàn)生產(chǎn)自動化的情況下，有效降低了系統(tǒng)成本，從2010年投產(chǎn)至今運行情況良好。
2. 生產(chǎn)工藝簡介
污水處理是一種連續(xù)的生化反應過程，有氧化溝工藝、AO、SBR、CASS等眾多不同的處理工藝，蘇北某城市污水處理廠所采用的污水處理工藝為新型改良 CASS（Cyclic Activated Sludge System，循環(huán)式活性污泥法）工藝，屬于改進型SBR工藝的一種，由格柵井、CASS 池、鼓風機房、加藥間、儲泥池、脫水機房、接觸消毒池組成。該工藝具有以下特點：
1）可升降的潷水器最大限度降低了排水水流對底部沉淀污泥擾動。
2）抗沖擊力強，對難降解有機物的去除效率高，同時具有脫氮除磷功能。
3）工藝流程短，占地面積小，建設(shè)費用低，運轉(zhuǎn)費用省。
4）管理簡單，運行可靠，出水水質(zhì)好，無異味。
5）污泥產(chǎn)量低，污泥性質(zhì)穩(wěn)定，不發(fā)生污泥膨脹。
3. DCS控制系統(tǒng)選型
1）受控設(shè)備控制點數(shù)在800點內(nèi)，控制工藝較為復雜，但是我們所需要的算法并不復雜，基本以時間控制和位式控制為主。
2）控制系統(tǒng)須成熟可靠，便于調(diào)試和維護。
3）慮到會有第三方產(chǎn)品，網(wǎng)絡(luò)通訊及其協(xié)議須具備開放性和標準性。
4）測量設(shè)備和受控設(shè)備均為傳統(tǒng)設(shè)備，基本不帶現(xiàn)場總線通訊能力，所以輸入、輸出控制還是以傳統(tǒng)的I／O點為基礎(chǔ)。
5）考慮到蘇北某城市的經(jīng)濟基礎(chǔ)比較差，所以盡可能在滿足要求的前提下降低造價。
經(jīng)過論證，該廠的自動化控制系統(tǒng)采用以PLC為基礎(chǔ)的DCS控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在滿足生產(chǎn)要求的基礎(chǔ)上其性能和價格上取得了很好的平衡。
4. DCS系統(tǒng)方案論證
傳統(tǒng)DCS是針對流程工業(yè)的儀表控制系統(tǒng)發(fā)展起來的，主要功能是實現(xiàn)連續(xù)物理量的監(jiān)視與調(diào)節(jié)，PLC是針對傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)而發(fā)展起來的，主要功能是實現(xiàn)開關(guān)量的邏輯控制。一般來說，PLC是一種局部的控制器，但隨著應用規(guī)模的擴大以及工業(yè)以太網(wǎng)的出現(xiàn)，多臺PLC能夠互連起來而形成的較大控制系統(tǒng)。與單個的PLC相比有幾點重大的改變：
1）在網(wǎng)絡(luò)上掛接了在線的通用計算機，其作用一是實現(xiàn)系統(tǒng)組態(tài)、編程和下裝，二是在線監(jiān)視被控過程的狀態(tài)，這樣，一個具有現(xiàn)場控制層和協(xié)調(diào)控制層的DCS雛形就出現(xiàn)了。
2）在PLC中增加了模擬量I／O接口和數(shù)值計算功能，這樣，PLC就不僅可以完成邏輯控制，也可以完成模擬量監(jiān)測及控制和混合控制的功能。
3）越來越多的PLC廠家把專用的網(wǎng)絡(luò)改成為通用的網(wǎng)絡(luò)，這樣就使PLC有條件和其它各種計算機系統(tǒng)和設(shè)備實現(xiàn)集成，以組成大型的控制系統(tǒng)。
上述幾點改變使得PLC組成的系統(tǒng)具備了DCS的形態(tài)，由于PLC產(chǎn)品已經(jīng)進入市場多年，其I／O接口、編程方法、網(wǎng)絡(luò)通信都趨于標準化和適應開放系統(tǒng)的要求，同時通過擴展能夠增加現(xiàn)場總線通訊功能，再加上PLC在價格上的優(yōu)勢，使得PLC在分布式控制系統(tǒng)領(lǐng)域有著很重要的地位，在很多應用領(lǐng)域具有相當大的競爭優(yōu)勢，所以，最終蘇北某城市通過了薩柏電氣基于PLC的DCS系統(tǒng)方案論證。
5. DCS系統(tǒng)配置及構(gòu)成
1）DCS控制系統(tǒng)以工業(yè)以太網(wǎng)這種開放式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，由三個下位控制站PLC0、PLC1、PLC2站，1個上位工程師站、1個上位操作員站組成。其拓撲結(jié)構(gòu)如圖1所示。
2）PLC0控制站安裝在中央管理中心的大屏幕馬塞克模擬顯示屏內(nèi)，通過以太網(wǎng)采集各設(shè)備的狀態(tài)信號并用RS232的通訊方式與馬賽克屏通訊，將生產(chǎn)的整個流程以及設(shè)備狀態(tài)顯示出來。
3）PLC1安裝在變配電所，負責控制格柵井、污水提升泵、沉砂池、1號CASS池、2號CASS池、3號CASS池、鼓風機房、儲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。
4）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。
5）中央管理中心的兩臺監(jiān)控計算機采用DELL公司的OptiPlex系列臺式機。OptiPlex系列臺式機定位于初級服務器應用，在高性能的前提下其專門設(shè)計的鋼絲屏蔽層結(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平臺的，商用機對操作系統(tǒng)的兼容性比工控機略好。
6）該廠整個控制的系統(tǒng)信息交換層和控制層兩層合一，采用先進的工業(yè)以太網(wǎng)，具有高速可靠的特點。工業(yè)以太網(wǎng)是以傳統(tǒng)以太網(wǎng)為基礎(chǔ)，針對工業(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)造價的特點。
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6. DCS系統(tǒng)功能
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筌浖䥇f(xié)議，OPC為現(xiàn)場設(shè)備、自動控制應用軟件和企業(yè)管理應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DCS系統(tǒng)驅(qū)動程序支持不完善的情況發(fā)生。
2）控制方式
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：第一種，就地手動方式。即通過就地控制箱或MCC上的按扭、開關(guān)操縱設(shè)備；第二種，遙控方式。通過中央管理中心的兩臺計算機在手動模式下控制設(shè)備；第三種，自動方式。系統(tǒng)根據(jù)工況自動完成設(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；自動方式和遙控方式的切換由兩臺監(jiān)控計算機完成。
3）監(jiān)控功能
兩臺計算機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，對全廠工藝設(shè)備運行狀況、運行參數(shù)進行集中監(jiān)控，遙控現(xiàn)場設(shè)備。監(jiān)控計算機通過集成的1000M網(wǎng)卡與PLC系統(tǒng)經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交換。主要功能：
a）工藝流程監(jiān)控功能。系統(tǒng)能按工藝要求對污水處理的各環(huán)節(jié)參數(shù)及設(shè)備狀態(tài)進行監(jiān)視，同時根據(jù)工藝要求選擇自動、順序、定時等控制方式。
b）報警及報警記錄功能。當設(shè)備發(fā)生事故時，系統(tǒng)將在計算機、馬賽克大屏幕、就地控制箱上進行報警指示。同時計算機將對所發(fā)生的報警內(nèi)容、時間及確認時間進行記錄。在計算機上還可進行語音報警。
c）聯(lián)鎖保護功能。當系統(tǒng)檢測到局部故障后啟動相應的聯(lián)鎖保護程序。
d）參數(shù)設(shè)定功能�？稍谥醒牍芾碇行牡娜魏我慌_監(jiān)控計算機或現(xiàn)場控制站的人機界面上進行報警上下限、調(diào)節(jié)參數(shù)、運行時間等參數(shù)的設(shè)定。
e）數(shù)據(jù)記錄存儲功能。系統(tǒng)可對重要數(shù)據(jù)如工藝參數(shù)、工況、設(shè)備運行時間等進行記錄儲存，以備調(diào)用。
f）操作記錄功能。系統(tǒng)自動保存重要操作記錄，如改動參數(shù)，操作設(shè)備的操作員代號、時間、內(nèi)容等。
g）實時數(shù)據(jù)曲線和歷史數(shù)據(jù)曲線。對重要工藝參數(shù)可以進行實時曲線顯示，并記錄歷史數(shù)據(jù)曲線。
h）多級口令保護功能。在中央管理中心的任何一臺監(jiān)控計算機上可設(shè)定不同操作權(quán)限，只有相應操作權(quán)限的操作員，在輸入正確的口令后才可訪問該級畫面。
i）打印功能�？蛇M行報表打印、曲線打印、圖形打印。
7. 工程效果
該系統(tǒng)于2009年1月份開始實施，2010年3月份設(shè)備移交廠方運行，其DCS系統(tǒng)運行穩(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工廠的運行情況；DCS系統(tǒng)對泵及潷水器等主要設(shè)備能夠根據(jù)預先設(shè)定好的參數(shù)進行自動控制；整個系統(tǒng)只需中央管理中心操作人員就能夠保證系統(tǒng)的正常運行，大大降低了值班員的勞動強度；系統(tǒng)的投運解決了以往污水處理廠自動化程度低，所有設(shè)備均需手動操作，值班人員勞動強度大、操作易出錯，出水水質(zhì)不穩(wěn)定、生產(chǎn)過程無法集中監(jiān)控的問題；該廠作為蘇北城市的樣板工程，對蘇北城市的水質(zhì)的保護起到了積極的作用，各級政府領(lǐng)導多次對該廠進行視察和工作指導，對該廠的生產(chǎn)以及工藝水平給予了良好的評價，取得了很好的社會效益和經(jīng)濟效益。
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