集散控制系统在污水处理系统中的应用

付俊彦

【摘要】论文结合污水处理控制系统的实际情况，以北京首创股份有限公司承建的嵊新污水处理厂一期提标工程为主要研究对象，结合现场的实际情况和具体控制要求，阐述了TDc9200集散控制系统的选型、组态、硬件配置及工程中的应用。

【关键词】冗余;全自动控制;以太网交换机;硬件组态;集散控制系统

【中图分类号】TP273

【文献标志码】A

【文章编号】1673-1069[2018）11-0194-03

1工程简介

本工程为北京首创股份有限公司承建的嵊新污水处理厂一期提标工程，日处理规模为15万吨，采用粉末活性炭工艺，实现一级A标准提升到地表IV类排放标准。系统总装机容量3600kVA，高压配电采用10kV电源回路。

控制水平：满足工艺要求的电气供电和控制系统（冗余和热备份）。整个电气系统可以实现手动和全自动控制（可切换），要求通过集散控制系统和上位计算机远程控制，实现整个项目的稳定、不间断和安全的运行，达到排放达标。

系统范围：该项目的电气设备、控制仪表、电动机、电动和控制阀门等工艺对象。

2污水处理系统总要求

建设规模：15万吨/日;

出水水质指标：COD（mg/1）小于50;氨氮（mg/1）小于1.5;pH值：6～9;总磷（mg/1）小于0.3;

供水方式：连续供水;

控制方式：全自动控制。

3工艺流程说明

原水，经过提升泵，到细格栅，到旋流沉砂池，到匀质池，到水解酸化池，到初沉池，到氧化沟，到二沉池，到混凝沉淀池，到一级提升泵房，到一级过滤系統，到二级提升泵房，到二级过滤系统，到紫外线消毒，最后排放。其中初沉池和二沉池的污泥，进入污泥脱水系统。

4控制系统概述

4.1集散控制系统的介绍

4.1.1系统简介

集散控制系统是以微型处理器为设计基础，采用控制的功能比较分散、显示操作很集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则，是一种先进的仪表控制系统。集散控制系统通常简称DCS，也可直译为“分散控制系统”或者“分布式计算机控制系统”。

它的基本设计思想是采用控制分散、操作和管理集中，采用多层的分级、合作上自治的结构形式。其主要特征有集中管理和分散控制。目前DCS在电力、冶金、石化、环保等各行各业都获得了比较广泛的应用。

4.1.2系统组成

①过程控制单元，又可以简称为基本控制器或者闭环控制站，它是集散控制系统的核心部分，主要完成算式的运算功能、顺序逻辑功能、连续控制功能、过程输入输出功能、数据处理功能报警的检查功能、通信功能等。此控制单元在各种集散系统中差异较大、控制通路2～64个，固有算法7-212种，类型有比例积分控制、选择性的控制、非线性增益、位式控制、多项式系数、函数计算、史密斯预估。工作周期为0.1-2s。

②过程输入/输出接口，主要是直接与生产过程相连接，可以实现对过程变量进行数据采集，并完成数据采集和预处理，同时对实时数据加工，还可以为操作站提供数据，实现对过程变量和状态监测、打印，实现开环监视，或者为控制回路运算提供辅助数据和信息。

③操作员站，操作人员过程监视、过程控制操作的设备。操作员站提供比较好的人机交互操作界面，用来实现集中显示、集中操作和集中管理等相关功能。有的操作员站同时可以进行系统组态的部分或全部上作，同时兼具工程师站的功能。

④高速数据通路，又称作高速通信总线、大道、公路，是一种具有高速通信能力的信息总线系统，一般会采用双绞线、同轴电缆或者光导纤维组成。为了实现集散控制系统各站之间数据的及时传送，通信系统采用最优的网络结构，同时遵循严格的网络通信协议。

⑤管理计算机，集散控制系统的主机系统，一般称它为上位机系统，这个系统主要用于监视全系统的各单位，管理全系统的所有相关信息，具备进行大型复杂运算的能力以及对输入、输出等控制功能，用以实现系统的最优控制和全厂的优化管理。

4.1.3主要厂家

国内的主要供应商有：上海新华，杭州优稳，和利时，浙江威盛，自仪股份、国电智深，上海华文，上海乐华，正泰中自等。

国外的主要经销商有：西屋公司、艾默生、西门子、霍尼韦尔、横河、罗克韦尔、FISHER-ROSEMOUNT公司等。

4.2TDC9200集散控制系统的介绍和选型

4.2.1系统的介绍

SunyTDCS9200采用最新的电子技术、仪表技术、最优控制理论，吸取多种控制系统的长处，是集成综合了智能控制仪表、多功能控制器、顺序逻辑控制器、PLC功能的集散控制系统-引。具有控制策略先进、图形操作界面完美和在线实时组态工具多样化;实现工业过程的实时在线监视、记录、操作、管理，及其连续的控制、逻辑系统控制、顺序逻辑控制的综合;是一种实现多行业复杂多样工业自动化构想的计算机控制系统。适用于国内企业组建控制系统和对现有控制设备进行技术升级改造，如工业窑设备、水处理设备、反应器设备、电加热炉、发酵储罐、食品加工机械、蒸发器、造纸相关设备，以及中小型工业锅炉等类似控制要求的工业设备或工业过程。

4.2.2系统的选型

4.3 TDC9200集散控制系统在工程中的应用

4.3.1系统的网络拓扑结构

本系统采用正泰中自工业控制应用软件V8.0（2048点开发运行版）、控制模板、单路全隔离万能AI模块、32路集成型开关量输入输出混合模板、电源组件、总线底板、SNET交换机等软硬件相关产品组成。

4.3.2系统的监控画面

15万吨污水处理项目主要由下列五部分组成：

系统登录画面：用于操作员登录、进入系统操作。

流程画面：工艺主流程界面（如图2）。

历史趋势画面：用于查询历史曲线。历史报警画面：用于查询报警记录。历史报表：系统运行记录日报表。

5应用效果

该项目投运一年来，电气和自控系统部分运行稳定可靠，电气参数和工艺参数均达到了设计的技术要求，得到了监理方和北京首创的一致好评，此项目被甲方评为优质工程。