集散控制系统（DCS)在废水处理工程中的应用实例

　　(1)吉化公司污水处理厂的废水处理系统吉化公司污水处理厂的废水处理中釆用的集散控制系统是由英国Eurothem公司生产的S6000产品，信号通讯距离可达IOOOm，其软件为最新开发的FIX系统软件，运行平台为Windows,组态灵活方便，画面色彩好，FIX软件与Excel、 Word, Cstar2. 0等到软件兼容，处理数据的能力非常强。污水工艺中有200多个模拟信号，800多个开关量信号引入了 DCS系统，实现常规的显示、记录、报警、调节、联锁等功能和顺控、复杂联锁控制，并进行历史数据査询、报表编制、打印等管理工作。

　　① 集散控制系统的组成根据污水处理厂的特点，设置了两个控制室，中心控制室和1号分控制室。中心控制室为DCS系统的中枢，负责处理和控制全厂所有装置。硬件设置为两个操作站、一个工程师站、机柜、端子柜、供电柜、电/仪交接柜及UPS电源。1号分控制室仅负责控制预处理流程。硬件设置为一个操作站和一个电/仪交接柜。

　　② 下位机的作用与组成(下层)本套DCS共有14套下位机，分别装在4个机柜内，每个机柜为1〜4套下位机，而每套下位机由冗余的微处理器和I/O模块组成，I/O模块也可以根据信号的重要程度冗余，每个下位机一般为16个I/O模块，每个I/O模块为8路，可处理256个信号，其微处理器为80186，经过组态后，可以完成报警、累积、PID运算、顺控、联锁及过程处理，同时把信号送至操作站，或接受操作站的指令控制现场。

　　下位机系统除微处理器和主要I/O模块外，还包括电源模块、通讯桥路、输入继电器输出继电器、温度模块等，由它们共同组成DCS的下层结构。

　　③操作站、工程师站的作用及组成(中层)由3个操作站和1个工程师站组成了 DCS的中间层，工程师站和操作站的硬件设置完全一致。其软件釆用的不同，操作站应用RT软件，用来完成对数据的监视和设备的控制，如显示设备状态、工艺数据、报警、记录、联锁、调节等常规控制，同时也完成数据的分析及报表工作。工程师站的软件为OPDS软件，除具备操作站的所有功能外，还可以进行组态、软件修改、故障査询等工作。

　　操作站和工程师站的硬件由586主机、20英寸彩显、EPSON打印机及键盘和鼠标组成，人-机对话非常方便。

　　④通讯的组成和作用这套DCS系统下层的通讯釆用ALIN网，但仅限于机柜内，通过一个HUB模块将4个下位机联系起来，每个机柜同操作站、工程师站一样都作为一个独立的结点挂在LIN网上，UN网进行数据传输。UN网与ALIN网是靠桥路服务器T221来完成，上层的通讯靠以太网来实现。

　　⑤控制功能的实现对于污水处理厂的装置而言，分布很散，最远的距中心控制室达1500m，控制的装置有预处理、生化反应、进水泵房、空压站、加药间、鼓风机、锅炉、出口水质分析室及总变电所等岗位，现场信号由信号电缆引入机柜室，经I/O模块进入下位机，下位机根据工艺需要对信号进行处理，一部分输送给操作站，另一部分直接控制现场。现场的设备状态信号直接传至操作站，由操作人员直接了解设备的运行情况。现场的一般工艺数据在下位机中仅作报警、累积等处理后传至操

　　作站。对生化反应池上的DO调节，由于调节滞后及间断冲洗，进行了特别的编程处理，避免了冲洗或纯滞后带来的假指示与调节失控。

　　各种数据传至操作站后，首先要完成显示和报警功能。根据工艺需要，将全厂的流程图分为33幅画面，并配以许多辅助画面，来完成操作站功能。通过特定的功能键可方便地实现画面的切换、PID控制、累积复位、数据查询、分析等工作。数据报表处理釆用Excel软件，随时打印，管理非常方便。完善了污水处理厂的自控水平，对稳定工艺运行，提高出水水质和保护环境，起着重要作用。

　　(2)嘉兴市污水处理工程控制系统在嘉兴市污水处理工程中，成功地应用了上位机+ PLC+工业以太网构成的分布式监控系统。实践证明，这样的控制系统对水处理工业来说是安全、可靠和经济适用的，它将成为水处理自动化控制技术的主流。

　　①系统网络结构嘉兴污水处理系统因其分布地域较广，设有两个监控中心，一个是位于嘉兴市的主监控中心，一个是位于海盐的污水处理厂中央控制室;沿线经过嘉"、嘉产、嘉3-、嘉4%嘉5S、嘉6tt、嘉善、平湖、乍浦、海盐3"、海盐^共11个泵站，最远的两个站之间的距离超过60km。考虑到现场总线通信的局限性和工业网络的发展趋势以及系统的可升级性，整个系统釆用工业以太网作为主要的通信平台。主监控中心、沿线各泵站和污水处理厂釆用德国Hirschmarm公司的卡轨式工业以太网交换机构成IOOMbps以太网光纤环(大环)，污水处理厂内部的中央控制室和第一、第二分控站也釆用同样的交换机构成工业以太网光纤环(小环)。大环与小环之间用两条屏蔽双绞线形成冗余连接。所以，整个网络实际上是一个网状结构。考虑传输距离长，大环和小环线路均釆用单模光纤。交换机分别带有两个内置的IOOMbps单模光纤口，传输所用的光波波长为1300nm。在各网络节点，釆用星形拓扑结构将本地设备，如计算机、PLC、 VIP发射器、IP电话等连接到本地的以太网交换机。

　　②整个网络方案具有如下特点。

　　a. 带宽大，传输速度快。整体方案釆用全双工IOOMbps光纤以太环网，网络实际带宽达到200Mbps;单向传送一个1518字节大小的帧只需要120ps。

　　b. 交换式以太网，保证了系统的确定性。对于实时控制来讲，其网络必须是一个确定性的网络。所谓的确定性是要求网络传输的延迟不超过系统所允许的最大值。传统的以太网是基于载波侦听多路访问/冲突检测(CSMA/CD)的介质访问机制，因而本质上不保证传输的确定性。但以太网可通过三种方式获得确定性，一是限制流量，二是使用主-从通信方式，三是釆用以太网交换机。本系统釆用交换机将整个网络分成多个冲突域，从而消除了冲突，实现了确定性。

　　C.环形冗余方案，保证了系统的可靠性。过去由于没有其他可供选择的方案，冗余网络大都釆用双总线方式实现。随着以太网和交换技术的发展使得建立冗余环网成为可能。在同样冗余度的情况下，冗余环比双总线方式减小了风险的集中和降低了实现成本。

　　如果系统中大环或小环的光纤发生故障，环形结构将在小于500ms时间内切换成具有全部传输能力的总线结构。在大环和小环之间有两条双绞线通道，一条作为主线，一条作为备用线，实现冗余连接。当主线发生故障时，备用线在500ms内自动启用，从而确保了环与环之间的可靠通信。以太网允许系统不断扩展。与现场总线相比，以太网具有向下兼容性。对于双绞线或光纤介质，如果将传输速度从IOMbps提升到IOOMbps，在大多数场合不需要改变现有的布线，只需更新网络设备即可。同样，如果将本系统主干网从IOOMbps以太网提升到千兆以太网，只需升级网络传输设备，而无需重新铺设光缆。 转载请注明出处: https://www.chndk.com/view-13428-1.html