集散控制系統在污水處理中的應用

關鍵詞：污水廠，集散式控制系統，構成，配置，控制原理

　　集散式控制模式是當前在工業控制領域上比較流行的一種控制模式，其特點是分散控制，集中管理，由于它是分散控制，能分散危險，大大降低某點出現故障時對整個系統的危險，所以，在一些實時性要求很高的工業現場一般都采用這種控制模式。海口市白沙門污水處理廠的污水處理工藝流程即采用集中管理，分散控制的這種集散式控制模式。

一、 系統的構成

　　該控制系統采用二級分布式計算機控制，對全廠各分站實行集散控制管理。本系統由三大部分構成（如圖1）：

圖 1

　　中心控制室（CCR）：設集中管理服務器兩臺（SERVER A/B）、READ數據庫硬盤、三個Sattgraph 90操作站、打印機、大型模擬屏等共同構成局域網，處理人機接口命令，進行各種數據、報警處理，實現信息共享等。

　　通道：通道是連接中心控制室與各分站的通信通道。本系統由端子服務器（TERMINL SERVERS）通過光纜連接各分站PLC的Comli和Sattbus接口組成以太網，構成連接CCR與分站的兩條通信信道。Sattbus作為備用通信線路，在Comli出現故障時投入使用。

　　現場PLC站：由11個可獨立工作的PLC控制分站組成，廠內9個PLC1～PLC9，廠外兩個泵站PLCHAI、PLCSHU，接收終端設備和檢測儀表的數據及信息，并將其傳送至控制中心，也可通過連接PLC的OP45或直接對現場設備進行控制。

二、系統配置

　　1、中控室的Server System采用瑞典ABB公司以Open VMS為軟件平臺的Sattgraph 90系統進行集中管理，兩臺計算機互為備用;Operator Stations選用Windows NT為軟件平臺的Sattline編輯和顯示全廠的工藝總圖，各分站的工藝流程圖和設備運行狀態、工藝歷史數據、歷史曲線、參數設置、報警、實施控制等功能，具有良好的人機界面。

　　控制中心設有一大型馬塞克模擬屏，用于顯示全廠的工藝流程圖及主要工藝參數，并在相應的工藝運行設備處裝有高亮度二極管，顯示各設備的當前運行狀態。

　　2、中控室與廠內各分站之間的通信通過端子服務器連接，本系統采用美國生產的多對話網絡訪問服務器DEC Server 90M，再通過轉發器DEC repater來連接PLC與PLC之間，中控室與PLC之間的信號傳輸。

　　DEC Server 90M可連接至10 Baset以太網絡，具有輸入/輸出信息流控制功能，可使用Open VMS系統和UNTX系統進行管理，其接口采用8線模塊式插座—MJ8（通稱RJ45），各口工作狀態由相應的LED顯示。

　　3、各分站的PLC采用ALFA LAVAL公司模塊化結構的Sattcon35 PLC,是一種插架式安裝的控制系統，可擴展為2個機架，每個機架帶有16個I/O模塊，每個開關量模塊有32個輸入/輸出，最大可有1536個I/O信號;帶有一個供電模塊PSF;中央處理模塊CU45;連接一顯示和操作面板OP45。

　　PLC主要功能模塊圖如下（圖2）：

　　（1）供電模塊PSF：負責將交流電源轉換成供PLC的中央處理器和存儲器等電子線路工作所需的直流電源，使PLC能正常工作。

　　（2）中央處理模塊CU45：是PLC的大腦，由中央處理器（CPU）和存儲器組成，負責從存儲器中讀取、執行指令。

　　（3）I/O模塊：是PLC與被控設備相連接的接口電路，現場終端設PLC主要功能模塊

圖 2

　　備及其他一些傳感器輸出的開關量和模擬量通過接口電路將這些信號轉換成中央處理器能接收和處理的信號，輸出接口電路則將中央處理器送出的信號轉換成現場需要的電信號，控制現場設備的運行狀態。

　　（4）通信模塊：用于連接PLC與PLC之間、PLC與中控室之間的通信。

　　本系統的PLC程序管理采用DOX10進行編程控制。DOX10可提供離線和在線編程，具有順序圖（SFC）、指令表（IL）、功能塊（FBD）、梯形圖（LD）四種編程方法，我廠控制系統采用功能塊（FBD）進行編程。

三、系統控制

　　以水處理部分為例，污水廠的現場控制設備有泵、閥門、電機等執行設備，現場檢測儀表有流量計、液位計、溫度計、濁度計、壓力表、溶解氧、電導率、PH計等。現場控制參數有進水方涵液位;進、出水及曝氣池的泵坑液位;進、出水及曝氣池的流量;BOD、COD、SS、PH值、電導率等水質檢測參數。

　　我廠所有的執行設備均可設置為遠程自動/手動和就地控制狀態：

　　1、遠程控制

　　當處于自動控制狀態時，由中控室監控全廠的生產工藝和設備的運行狀態，控制設備由PLC接收現場檢測儀表采集的數據，并將其轉換為4～20mA的電流信號，自動調整泵、閥門、鼓風機的開啟臺次。根據液位的高低調整泵的開啟臺次，通過出水水質的檢測制約曝氣池的處理效果，曝氣池溶解氧的上升和下降用于調節鼓風機的開啟臺次和空氣閥門的開啟度。也可根據生產工藝的需要，由中控室手動調整泵、閥門、鼓風機的開啟臺次。

　　2、就地控制

　　全廠的控制設備也可由各分站現場獨立控制。當設備出現故障或需作

　　檢修保養時，將其設置為就地控制狀態，通過連接PLC的OP45或現場控制箱控制設備的運行狀態，其設備的實時控制狀態、現場檢測儀表的控制參數都顯示在OP45上。

四、結束語

　　由于該系統采用信息、管理集中，功能、故障分散的集散式控制，無論任何一臺設備出現故障，對整個系統的連續運行都不會造成影響。通過三年多的應用，表明其系統的可靠性高、操作簡單、獨立工作性強。