集散控制系統在污水處理系統中的應用

付俊彥

【摘要】論文結合污水處理控制系統的實際情況，以北京首創股份有限公司承建的嵊新污水處理廠一期提標工程為主要研究對象，結合現場的實際情況和具體控制要求，闡述了TDc9200集散控制系統的選型、組態、硬件配置及工程中的應用。

【關鍵詞】冗余;全自動控制;以太網交換機;硬件組態;集散控制系統

【中圖分類號】TP273

【文獻標志碼】A

【文章編號】1673-1069[2018）11-0194-03

1工程簡介

本工程為北京首創股份有限公司承建的嵊新污水處理廠一期提標工程，日處理規模為15萬噸，采用粉末活性炭工藝，實現一級A標準提升到地表IV類排放標準。系統總裝機容量3600kVA，高壓配電采用10kV電源回路。

控制水平：滿足工藝要求的電氣供電和控制系統（冗余和熱備份）。整個電氣系統可以實現手動和全自動控制（可切換），要求通過集散控制系統和上位計算機遠程控制，實現整個項目的穩定、不間斷和安全的運行，達到排放達標。

系統范圍：該項目的電氣設備、控制儀表、電動機、電動和控制閥門等工藝對象。

2污水處理系統總要求

建設規模：15萬噸/日;

出水水質指標：COD（mg/1）小于50;氨氮（mg/1）小于1.5;pH值：6～9;總磷（mg/1）小于0.3;

供水方式：連續供水;

控制方式：全自動控制。

3工藝流程說明

原水，經過提升泵，到細格柵，到旋流沉砂池，到勻質池，到水解酸化池，到初沉池，到氧化溝，到二沉池，到混凝沉淀池，到一級提升泵房，到一級過濾系統，到二級提升泵房，到二級過濾系統，到紫外線消毒，最后排放。其中初沉池和二沉池的污泥，進入污泥脫水系統。

4控制系統概述

4.1集散控制系統的介紹

4.1.1系統簡介

集散控制系統是以微型處理器為設計基礎，采用控制的功能比較分散、顯示操作很集中、兼顧分而自治和綜合協調的設計原則，是一種先進的儀表控制系統。集散控制系統通常簡稱DCS，也可直譯為“分散控制系統”或者“分布式計算機控制系統”。

它的基本設計思想是采用控制分散、操作和管理集中，采用多層的分級、合作上自治的結構形式。其主要特征有集中管理和分散控制。目前DCS在電力、冶金、石化、環保等各行各業都獲得了比較廣泛的應用。

4.1.2系統組成

①過程控制單元，又可以簡稱為基本控制器或者閉環控制站，它是集散控制系統的核心部分，主要完成算式的運算功能、順序邏輯功能、連續控制功能、過程輸入輸出功能、數據處理功能報警的檢查功能、通信功能等。此控制單元在各種集散系統中差異較大、控制通路2～64個，固有算法7-212種，類型有比例積分控制、選擇性的控制、非線性增益、位式控制、多項式系數、函數計算、史密斯預估。工作周期為0.1-2s。

②過程輸入/輸出接口，主要是直接與生產過程相連接，可以實現對過程變量進行數據采集，并完成數據采集和預處理，同時對實時數據加工，還可以為操作站提供數據，實現對過程變量和狀態監測、打印，實現開環監視，或者為控制回路運算提供輔助數據和信息。

③操作員站，操作人員過程監視、過程控制操作的設備。操作員站提供比較好的人機交互操作界面，用來實現集中顯示、集中操作和集中管理等相關功能。有的操作員站同時可以進行系統組態的部分或全部上作，同時兼具工程師站的功能。

④高速數據通路，又稱作高速通信總線、大道、公路，是一種具有高速通信能力的信息總線系統，一般會采用雙絞線、同軸電纜或者光導纖維組成。為了實現集散控制系統各站之間數據的及時傳送，通信系統采用最優的網絡結構，同時遵循嚴格的網絡通信協議。

⑤管理計算機，集散控制系統的主機系統，一般稱它為上位機系統，這個系統主要用于監視全系統的各單位，管理全系統的所有相關信息，具備進行大型復雜運算的能力以及對輸入、輸出等控制功能，用以實現系統的最優控制和全廠的優化管理。

4.1.3主要廠家

國內的主要供應商有：上海新華，杭州優穩，和利時，浙江威盛，自儀股份、國電智深，上海華文，上海樂華，正泰中自等。

國外的主要經銷商有：西屋公司、艾默生、西門子、霍尼韋爾、橫河、羅克韋爾、FISHER-ROSEMOUNT公司等。

4.2TDC9200集散控制系統的介紹和選型

4.2.1系統的介紹

SunyTDCS9200采用最新的電子技術、儀表技術、最優控制理論，吸取多種控制系統的長處，是集成綜合了智能控制儀表、多功能控制器、順序邏輯控制器、PLC功能的集散控制系統-引。具有控制策略先進、圖形操作界面完美和在線實時組態工具多樣化;實現工業過程的實時在線監視、記錄、操作、管理，及其連續的控制、邏輯系統控制、順序邏輯控制的綜合;是一種實現多行業復雜多樣工業自動化構想的計算機控制系統。適用于國內企業組建控制系統和對現有控制設備進行技術升級改造，如工業窯設備、水處理設備、反應器設備、電加熱爐、發酵儲罐、食品加工機械、蒸發器、造紙相關設備，以及中小型工業鍋爐等類似控制要求的工業設備或工業過程。

4.2.2系統的選型

4.3 TDC9200集散控制系統在工程中的應用

4.3.1系統的網絡拓撲結構

本系統采用正泰中自工業控制應用軟件V8.0（2048點開發運行版）、控制模板、單路全隔離萬能AI模塊、32路集成型開關量輸入輸出混合模板、電源組件、總線底板、SNET交換機等軟硬件相關產品組成。

4.3.2系統的監控畫面

15萬噸污水處理項目主要由下列五部分組成：

系統登錄畫面：用于操作員登錄、進入系統操作。

流程畫面：工藝主流程界面（如圖2）。

歷史趨勢畫面：用于查詢歷史曲線。歷史報警畫面：用于查詢報警記錄。歷史報表：系統運行記錄日報表。

5應用效果

該項目投運一年來，電氣和自控系統部分運行穩定可靠，電氣參數和工藝參數均達到了設計的技術要求，得到了監理方和北京首創的一致好評，此項目被甲方評為優質工程。