李鳳福

[摘 要]本文首先對(duì)DCS與PLC進(jìn)行介紹，以某石化企業(yè)污水處理廠為例，對(duì)DCS與PLC的組合應(yīng)用進(jìn)行研究，分別對(duì)自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、自控系統(tǒng)配置、監(jiān)控管理系統(tǒng)以及通信網(wǎng)絡(luò)等進(jìn)行探討，以期對(duì)于DCS和PLC在污水處理廠的應(yīng)用，起到一定的推廣和促進(jìn)作用。

[關(guān)鍵詞]DCS；PLC；石化企業(yè)；污水處理廠；應(yīng)用；

中圖分類號(hào)：F610.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2015）11-0010-01

1 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，國(guó)家加大對(duì)環(huán)境的保護(hù)和控制，陸續(xù)建立一批污水處理廠，尤其是石化企業(yè)，配備大型污水處理系統(tǒng)。同時(shí)，也針對(duì)石化企業(yè)的特點(diǎn)，對(duì)污水處理廠的控制系統(tǒng)性能及成本提出新的要求。本文以某污水處理廠為例，對(duì)DCS與PLC在石化大型污水處理廠的組合應(yīng)用進(jìn)行研究和探討。

2 DCS與PLC概述

DCS（Distributed Control System），也稱之為集散型控制系統(tǒng)。DCS可以理解為在模擬量回路控制比較復(fù)雜的行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，盡可能的把控制所導(dǎo)致的危險(xiǎn)性控制和分散，而把管理及顯示功能結(jié)合的一種自動(dòng)化高科學(xué)技術(shù)。

PLC（Program Logic Controller），也稱之為可編程邏輯控制器。實(shí)際上，PLC是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，在工業(yè)環(huán)境方面得到廣泛應(yīng)用。PLC采用可編程數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，一方面能夠進(jìn)行內(nèi)部存儲(chǔ)，另一方面可以執(zhí)行邏輯運(yùn)算，進(jìn)行順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)以及算術(shù)操作等面向用戶的操作指令，利用數(shù)字和模擬式的輸入/輸出對(duì)各種型號(hào)的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行管理和控制?？删幊炭刂破骷捌湎嚓P(guān)外部裝置，和工業(yè)控制系統(tǒng)結(jié)合成整體，方便進(jìn)行擴(kuò)充其功能的原則設(shè)計(jì)。

比較而言，DCS和PLC的系統(tǒng)概念不同，由于PLC具有很高的穩(wěn)定可靠性，因此在應(yīng)用DCS時(shí)，不可避免會(huì)用到PLC進(jìn)行控制，同時(shí)PLC占DCS的比例非常大。然而一些包含了PLC控制系統(tǒng)并非DCS系統(tǒng)，不要把DCS系統(tǒng)和單一的PLC控制系統(tǒng)混淆。

3 工程實(shí)例

某污水處理廠屬于煉油、乙烯石化生產(chǎn)型企業(yè)的工程配套設(shè)施，主要負(fù)責(zé)對(duì)石化生產(chǎn)而產(chǎn)生的化工污水、雨水、煉油污水等進(jìn)行處理，一些污水沒(méi)有達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，一些污水經(jīng)過(guò)深度處理之后能夠作為循環(huán)水系統(tǒng)補(bǔ)充水。污水處理廠包括以下幾條主要處理工藝線：化工污水處理線SP1、煉油污水處理線SP2、回用水處理線SP3、濃水處理線SP4、清潔雨水處理線SP5以及污泥處理線SP6。其中，污水處理廠采用的恒和公司DCS控制系統(tǒng)，回用水及濃水處理線采用施耐德PLC，儀表采用智能儀表，高低壓配電配備專門(mén)的電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)。

4 DCS與PLC的組合應(yīng)用

4.1 自控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

污水處理廠DCS系統(tǒng)包括中央控制室（CCR）和現(xiàn)場(chǎng)控制站（FCS），其中中心控制室進(jìn)行遠(yuǎn)程通信協(xié)議及端口的設(shè)置，相關(guān)參數(shù)情況可以在污水處理廠煉化一體化工廠總控制中心得以顯示。污水處理廠設(shè)置兩個(gè)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間，分別進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)控制站的安裝。中央控制室和現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜分別在三個(gè)不同的建筑物，利用光纜進(jìn)行連接，每個(gè)控制站分別控制化工污水處理線。

五套PLC主站安裝于其中一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間，分別負(fù)責(zé)生物濾池、超濾系統(tǒng)；RO反滲透系統(tǒng)；濃水處理系統(tǒng)；臭氧系統(tǒng)；回用水加藥系統(tǒng)等。12套濾池控制系統(tǒng)分別安置于現(xiàn)場(chǎng)機(jī)柜間。PLC站是通過(guò)100Mb/s以太網(wǎng)組成的環(huán)網(wǎng)利用GSGW和DCS進(jìn)行通信，協(xié)議是Modbus TCP，PLC站的功能范圍內(nèi)裝置控制聯(lián)鎖程序分別由不同的PLC負(fù)責(zé)，具體的運(yùn)行情況、報(bào)警信息、操控指令等均可在DCS操作站顯示并執(zhí)行。每個(gè)工藝系統(tǒng)所需要的DCS、PLC控制I/O點(diǎn)實(shí)際數(shù)量如表1和表2。

4.2 自控系統(tǒng)配置

DCS現(xiàn)場(chǎng)控制站選擇的是橫河公司DCS系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)控制器的型號(hào)是AFV10D，網(wǎng)卡是ALE111，控制總線接口卡是Vnet/IP網(wǎng)卡，數(shù)字量輸入卡是ADV151，數(shù)字量輸出卡是ADV551，模擬量輸入卡是AAI143，模擬量輸出卡是AAI543，數(shù)字量和模擬量輸出模塊冗余配置，模塊量根據(jù)實(shí)際I/O點(diǎn)數(shù)進(jìn)行配置，預(yù)留出20%的余量。5套PLC主站是施耐德生產(chǎn)，包括現(xiàn)場(chǎng)控制器、內(nèi)置以太網(wǎng)通信口、數(shù)字量輸入卡、數(shù)字量輸出卡、模擬量輸入卡，模塊數(shù)根據(jù)實(shí)際I/O點(diǎn)數(shù)進(jìn)行配置，同樣預(yù)留出20%的余量。

4.3 監(jiān)控管理系統(tǒng)

污水處理廠進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)變電室的配置，每一個(gè)構(gòu)筑物分別配備變電室和機(jī)柜間，其中#1變電室進(jìn)行35kv和6kv變配電系統(tǒng)和馬達(dá)控制中心進(jìn)行設(shè)置；#2變電室進(jìn)行380V智能MCC柜的設(shè)置。電氣自動(dòng)化監(jiān)控管理系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)分散布置的一些可通信智能裝置利用現(xiàn)場(chǎng)總線的方法接入以通信管理單元為重點(diǎn)的系列數(shù)據(jù)采集設(shè)備，從而形成一個(gè)完整的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)全部電氣設(shè)備模擬量、開(kāi)關(guān)量等數(shù)據(jù)信息的采集、處理以及管理工作。通信管理層除了和DCS系統(tǒng)進(jìn)行通信，利用100M光纖以太網(wǎng)和污水處理廠總變電所總后臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行通信，從而便于進(jìn)行維護(hù)、管理，把通信管理層安裝在現(xiàn)場(chǎng)配電間。監(jiān)控管理系統(tǒng)是分層分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)包括通信管理層及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層，二者之間是現(xiàn)場(chǎng)總線層。其中，通信管理層指的是配電室數(shù)據(jù)信息采集設(shè)備。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，DCS集散控制系統(tǒng)的前提下，嵌套數(shù)個(gè)PLC子站，通過(guò)智能型馬達(dá)控制器高低壓柜和智能儀表共同組成具有多通信協(xié)議的工業(yè)控制系統(tǒng)。從某污水處理廠的實(shí)際案例來(lái)看，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了多種功能的同時(shí)，節(jié)省電纜成本和安裝費(fèi)用，減少工人勞動(dòng)強(qiáng)度，并且對(duì)于促進(jìn)污水處理廠自動(dòng)化水平及管理控制水平的提高有很大幫助。

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