DCS系統(tǒng)在水處理中的應(yīng)用(共5頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上DCS系統(tǒng)在水處理中的應(yīng)用1 前言 集散控制系統(tǒng)（DCS）是一種以微處理器為基礎(chǔ)的分散型綜合控制系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)綜合了計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、自動控制技術(shù)、冗余及自診斷技術(shù)，采用了多層分級的結(jié)構(gòu)，適用現(xiàn)代化生產(chǎn)的控制與管理需求，目前已成為工業(yè)過程控制的主流系統(tǒng)。萊鋼軋鋼廠中小型車間水處理自控系統(tǒng)，改造前由常規(guī)儀表和電器組成。2001年底改造后應(yīng)用浙大中控SUPCON JX300X DCS系統(tǒng)把計算機、儀表和電控技術(shù)融合在一起，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)自動采集、處理、工藝畫面顯示、參數(shù)超限報警、設(shè)備故障報警和報表打印等功能，并對主要工藝參數(shù)形成了歷史趨勢記錄，隨時查看，并設(shè)置了安全

2、操作級別，既方便了管理，又使系統(tǒng)運行更加安全可靠。2 水處理工藝流程 萊鋼軋鋼廠中小型車間水處理主要由以下系統(tǒng)組成：（1）凈環(huán)水循環(huán)系統(tǒng)，工藝流程圖；（2）濁環(huán)水循環(huán)系統(tǒng)，工藝流程圖。應(yīng)實現(xiàn)：一次沉淀、二次過濾、三次冷卻。需要監(jiān)控的設(shè)備主要有8個吸水井（凈環(huán)水系統(tǒng)：1#、2#、3#；濁環(huán)水系統(tǒng)：4#、5#、6#、7#、8#吸水井的液位）、水泵（水壓、開啟狀態(tài)）、進出水管道（水壓、水流量、水溫）、7臺過濾器（壓差、電動閥門開啟控制）、安全水塔（液位）等設(shè)備。3 系統(tǒng)介紹 水處理自控系統(tǒng)采用的是浙大中控的SUPCON DCS系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)外總點數(shù)有四百多點，十幾幅全漢字動態(tài)畫面。該系統(tǒng)運行在Wind

3、ows NT環(huán)境中，擁有NT的更多功能，靈活易用，并且算法豐富，組態(tài)方便。SUPCON JX300XDCS 由工程師站、操作站、控制站、過程控制網(wǎng)絡(luò)等組成。配置靈活是JX300XDCS的特點，用戶可根據(jù)需要，對卡件、網(wǎng)絡(luò)進行冗余、部分冗余或不冗余選擇，在保證系統(tǒng)可靠，靈活基礎(chǔ)上，降低用戶的費用。3.1 系統(tǒng)配置 根據(jù)水處理系統(tǒng)規(guī)模，此系統(tǒng)設(shè)計了1個控制站，1個工程師站兼操作站?？刂普臼窍到y(tǒng)中直接與現(xiàn)場打交道的I/O處理單元，完成整個工業(yè)過程的實時監(jiān)控功能。工程師站兼操作站包括工控PC機、彩色顯示器、鼠標、SCNET2網(wǎng)卡、專用操作員鍵盤、打印機等。在此機器上可完成系統(tǒng)組態(tài)維護、實時監(jiān)控等功能。

4、JX-300X DCS控制站內(nèi)部以機籠為單位，本系統(tǒng)用了一個機柜中的兩個機籠。JX-300X DCS控制站的機籠固定在機柜的多層機架上，每只機柜最多配置7只機籠：1只電源箱機籠和6只卡件機籠（可配置控制站各類卡件）。水處理過程控制網(wǎng)絡(luò)采用Scnet2網(wǎng)絡(luò)，Scnet2網(wǎng)絡(luò)連接系統(tǒng)的工程師站、操作站和控制站，完成站與站之間的數(shù)據(jù)交換。Scnet2可以連多個Scnet2子網(wǎng)，形成一種組合結(jié)構(gòu)。Scnet2網(wǎng)絡(luò)又叫過程控制網(wǎng)，采用了雙絞線高速冗余工業(yè)以太網(wǎng)作為其過程控制網(wǎng)絡(luò)，連接操作站、工程師站與控制站等，傳輸各種實時信息?？刂普揪W(wǎng)絡(luò)又叫SBUS，采用主控制卡指揮式令牌，存儲轉(zhuǎn)發(fā)通信協(xié)議，是控制站各

5、卡件之間進行信息交換的通道。每個Scnet2網(wǎng)理論上最多可帶1024個節(jié)點，最遠可達10000米。3.1.1 控制站性能 JX-300X DCS控制站機籠內(nèi)部卡件的型號分為兩類：主控制機籠（配置主控制卡）和I/O機籠（不配置主控制卡）。每個機籠最多可配置20塊卡件，即除了最多配置一對互為冗余的主控制卡和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡之外，還可以配置16塊各類I/O卡件。水處理系統(tǒng)控制站主要配置如下：主控制卡1塊（SP243X）；模擬量輸入模板（SP313X）；數(shù)字量輸入模板（SP331）；數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡（SP233）；數(shù)字量輸出模板（SP364）模擬量輸出模板（SP233）。主控制卡必須插在機籠最左端的兩個槽位。在一

6、個控制站內(nèi)，主控制卡通過SBUS網(wǎng)絡(luò)可以掛接8個IO或遠程IO單元（即8各機籠）。主控制卡是控制站的核心，可以冗余配置，保證實時過程控制的完整性。主控制卡的高度模塊化結(jié)構(gòu)，用簡單的配置方法實現(xiàn)復(fù)雜的過程控制。 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡槽位可配置為冗余的兩塊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡是每個機籠必配的卡件。如果數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡按非冗余方式配置，則數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡可插在這兩個槽位的任何一個， 空缺的一個槽位不可作為IO槽位。 配置靈活時JX-300X DCS的特點，用戶可以根據(jù)需要，對卡件選擇全冗余、部分冗余或不容余，在保證系統(tǒng)可靠、靈活基礎(chǔ)上降低用戶的費用。在配置是，地址設(shè)置應(yīng)遵循以下原則：主控制卡可以冗余配置，也可以非冗余配

7、置，地址范圍是2-31。冗余配置時，主控制卡的地址遵循“I和I+1連續(xù)，且I必須為偶數(shù)，2=數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換卡可以冗余配置，也可以非冗余配置，地址范圍是0-15。冗余設(shè)置時，地址遵循“I和I+1連續(xù)，且I必須為偶數(shù)，0= 當I/O卡件按冗余方式配置時，互為冗余的兩卡件槽位地址遵循“I和I+1連續(xù)，且I必須為偶數(shù)，0=3.2 網(wǎng)絡(luò)配置 SUPCON JX300X DCS系統(tǒng)采用高速工業(yè)以太網(wǎng)SCnet2作為其過程控制網(wǎng)絡(luò)，它直接連接了系統(tǒng)的控制站、操作站、工程師站，通訊接口單元是傳送過程控制實時信息的通道，具有很高的實時性和可靠性，通過連接網(wǎng)橋，SCnet2可以與上層的信息管理網(wǎng)或其他設(shè)備連接。 過程控

8、制網(wǎng)絡(luò)SCnet2是在10base Ethernet基礎(chǔ)上開發(fā)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，各節(jié)點的通訊接口均采用了專用的以太網(wǎng)控制器。數(shù)據(jù)傳輸遵循TCP/IP和UDP/IP協(xié)議。 SCnet2的通訊介質(zhì)、網(wǎng)絡(luò)控制器、驅(qū)動接口等均可冗余配置，在冗余配置的情況下，發(fā)送站點（源）對傳輸數(shù)據(jù)包（報文）進行時間標識，接收站點（目標）進行出錯檢驗和信息通道故障判斷、擁擠情況等處理；若檢驗結(jié)果正確，按時間順序等方法擇優(yōu)獲取冗余的兩個數(shù)據(jù)包中的一個，而濾去重復(fù)和錯誤的數(shù)據(jù)包。而當某一條信息通道出現(xiàn)故障，另一條信息通道將負責(zé)整個系統(tǒng)通信任務(wù)，使通訊仍然暢通。 對于數(shù)據(jù)傳輸，除專用控制器所具有的循環(huán)校驗、命令/響應(yīng)超時檢查、載波

9、丟失檢查、沖突檢測及自動重發(fā)等功能外，應(yīng)用層軟件還提供路由控制、流量控制、差錯控制、自動重發(fā)（對于物理層無法檢測的數(shù)據(jù)丟失）、報文傳輸時間順序檢查等功能，保證了網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)特性，使響應(yīng)時間小于1秒。 在保證高速可靠傳輸過程數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，SCnet還具有完善的在線實時診斷、查錯、校錯等手段。系統(tǒng)配有SCnet2網(wǎng)絡(luò)診斷軟件，內(nèi)容覆蓋了網(wǎng)絡(luò)上每一個站點、每一個冗余端口，每一個部件。網(wǎng)絡(luò)各組成部分經(jīng)診斷后的故障狀態(tài)被實時顯示在操作站上以提醒用戶及時維護。3.3 系統(tǒng)組態(tài) SUPCON JX300X DCS 軟件包AdvanTrol在安裝后，自動在桌面上生成兩個快捷圖標，并在開始菜單的程序命令中添加了S

10、UPCON JX300X DCS選項，其中包含了七個應(yīng)用軟件的啟動方式，可通過它們直接啟動相應(yīng)軟件。JX300X DCS的組態(tài)工作通過組態(tài)軟件SCKey來完成。SCKey組態(tài)軟件是一個全面支持該系統(tǒng)各類控制方案的組態(tài)軟件平臺，該軟件運用面向?qū)ο螅∣OP）技術(shù)和對象鏈接與嵌入（OLE2）技術(shù),基于中文Windows系列操作系統(tǒng)開發(fā)的32位應(yīng)用軟件。組態(tài)軟件通過簡明的下拉菜單和彈出式對話框建立友好的人機對話界面，并大量采用Windows的標準控件，使操作保持了一致性，更為易學(xué)易用。該軟件采用分類的樹狀結(jié)構(gòu)管理組態(tài)信息，使用戶能清晰把握系統(tǒng)的組態(tài)狀況。SCKey組態(tài)軟件還提供了強大的在線幫助功能，當

11、用戶在組態(tài)過程中遇到了問題，只需按F1鍵或選擇菜單中的幫助項，就可以隨時得到幫助提示。通過SCKey組態(tài)軟件可完成整個系統(tǒng)的總體信息組態(tài)、控制站組態(tài)（系統(tǒng)I/O組態(tài)、控制方案組態(tài)等）、操作站組態(tài)（畫面設(shè)置、系統(tǒng)流程圖組態(tài)、系統(tǒng)報表組態(tài)等）。 SCKey組態(tài)軟件啟動后，首先出現(xiàn)的是組態(tài)環(huán)境的主畫面，主畫面由標題欄、工具欄、菜單條、操作顯示區(qū)、狀態(tài)欄五部分組成。主要的功能均在菜單中：文件菜單包括新建、打開、保存、另存為、打印、打印預(yù)覽、打印設(shè)置和退出等八項；編輯菜單包括剪切、復(fù)制、粘貼、刪除等四個菜單項，該編輯功能即支持在一個組態(tài)文件內(nèi)部進行操作，也支持在兩個組態(tài)文件的運行實例之間進行操作；總體信

12、息菜單包括主機設(shè)置、編譯、備份數(shù)據(jù)、組態(tài)下載、組態(tài)傳送等五個菜單項；控制站菜單包括I/O組態(tài)、自定義變量、常規(guī)控制方案、自定義控制方案和折線表定義等五個菜單項；操作站菜單包括操作小組設(shè)置、總貌畫面設(shè)置、趨勢圖畫面設(shè)置、分組畫面設(shè)置、一覽畫面設(shè)置、流程圖登錄、報表登錄、自定義鍵、語音報警等九個菜單項；察看菜單包括狀態(tài)欄、工具欄、錯誤信息、位號查詢、選項五個菜單項；幫助菜單包括幫助主題和關(guān)于Sckey兩個菜單項。前者將啟動軟件的幫助信息，后者將顯示本軟件的版本信息及版權(quán)通告信息。 SCKey組態(tài)軟件主畫面的左邊操作顯示區(qū)，顯示當前組態(tài)的“組態(tài)樹”，“組態(tài)樹”以分層展開的形式，直觀的顯示了組態(tài)信息的

13、樹型結(jié)構(gòu)，可從中清晰的看到從控制站直至信號點的各層硬件結(jié)構(gòu)及相互關(guān)系，也可看到操作站上各種操作畫面的組織方式。3.4 流程圖繪制 流程圖繪制主要包括工藝流程畫面、趨勢畫面、操作監(jiān)視畫面。使操作人員通過畫面可監(jiān)控整個生產(chǎn)過程、設(shè)備啟動停止、監(jiān)控參數(shù)、觀察趨勢和查詢歷史記錄。SUPCON JX300X DCS繪圖工具軟件，充分利用中文NT操作系統(tǒng)的優(yōu)點，具有良好的用戶界面。流程圖制作軟件主要用于流程圖的繪制以及對流程圖上的各類動態(tài)參數(shù)進行組態(tài)。這些動態(tài)參數(shù)在實時監(jiān)控軟件的流程圖畫面中可以進行實時觀察和操作。具有繪圖功能齊全，編輯功能強大，提供標準圖形庫等優(yōu)點。在SUPCON JX300X DCS選

14、項的打開JX300X流程圖，可啟動流程圖制作軟件。流程圖繪制軟件分為標題欄、菜單欄、菜單圖標欄、工具欄、作圖區(qū)、信息欄、窗口按鈕及滾動條。流程圖制作流程：在組態(tài)軟件中進行流程圖文件登錄；啟動流程圖制作軟件；設(shè)置流程圖文件版面格式根據(jù)工藝流程要求，用靜態(tài)繪圖工具繪制工藝裝置的流程圖；根據(jù)監(jiān)控要求，用動態(tài)繪圖工具繪制流程圖中的動態(tài)監(jiān)控對象繪制完后，用樣式工具以完善流程圖；保存流程圖文件至硬盤上，以登錄時所用文件名保存，并保存到組態(tài)文件所在目錄；在組態(tài)軟件中，進行組態(tài)信息的總體編譯，生成實時監(jiān)控軟件運行的代碼文件； 根據(jù)水處理具體情況，分別制作了水處理工藝流程圖、過濾間工藝流程圖,主要參數(shù)的歷史趨勢

15、圖、調(diào)整畫面及分組控制圖等。通過操作站，可以清晰的掌握水處理的運行情況。在畫面上有動態(tài)的工藝顯示，實時、歷史的報警記錄窗，實時、歷史的曲線記錄窗，以及各種參數(shù)設(shè)定的彈出窗。主要實現(xiàn)了下面幾方面的功能： 在操作站上可以動態(tài)顯示反映水塔水位、水池水位、過濾間壓差等工藝參數(shù)，同時對這些數(shù)據(jù)具有實時及歷史記錄，技術(shù)人員可以很方便地對生產(chǎn)運行情況進行分析控制； 對于各類泵、閥門等設(shè)備的運行狀況具有實時動態(tài)反映功能，同時對設(shè)備的故障實時報警、確認報警信息做記錄，并具有歷史報警記錄，以備查用設(shè)備運行情況； 過濾間的反沖洗通過操作站的報警、顯示，并進行反沖洗控制； 可以設(shè)置多個訪問用戶及權(quán)限，不同的權(quán)限對應(yīng)不

16、同的操作，起到一定的保護作用；3.5 報表制作 SUPCON JX300X系統(tǒng)中的自動報表分為組態(tài)和實時運行兩部分。其中報表制作部分由SCForm的報表制作軟件實現(xiàn)，實時運行部分與監(jiān)控軟件組成在一起。SCForm軟件從功能上分為制表和報表數(shù)據(jù)組態(tài)兩部分，報表制作采用與商用電子表格軟件EXCEL類似的組織形式和功能分割，使用戶能夠方便、快捷的制作出各種類型的表格。報表數(shù)據(jù)組態(tài)功能的設(shè)計中，引入事件的概念，極大的增強SCForm報表制作軟件的靈活和易用性。在操作站上能隨時查詢，打印歷史數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲時間為1個月，使生產(chǎn)人員隨時查詢。根據(jù)水處理實際情況，制作了日報表及周報表。3.6 實時監(jiān)控 SUP

17、CON JX300X DCS系統(tǒng)實時監(jiān)控軟件用戶界面友好，所有的命令都化為形象直觀的動態(tài)圖標，只須用鼠標即可輕而易舉的完成操作，再加上操作員鍵盤的配合使用，生產(chǎn)過程實時監(jiān)控更是得心應(yīng)手，方便簡潔。實時監(jiān)控畫面分為：標題欄、操作工具欄、報警信息欄、綜合信息欄和主畫面區(qū)五部分。標題欄用于顯示實時監(jiān)控軟件的標題信息；操作工具欄共有24個形象直觀的操作工具按鈕；報警信息欄顯示最近產(chǎn)生32條正在報警的信息；綜合信息欄顯示系統(tǒng)時間、剩余資源、操作人員與權(quán)限、畫面名稱與頁碼；主畫面區(qū)根據(jù)具體操作畫面顯示相應(yīng)的內(nèi)容。 實時監(jiān)控軟件操作畫面包括：報警一覽、系統(tǒng)總貌、控制分組、調(diào)整畫面、趨勢畫面、流程圖、數(shù)據(jù)一覽

18、。當設(shè)備發(fā)生故障時，DCS系統(tǒng)發(fā)生聲光報警，并附信息提示，供操作人員和維護人員參考。3.7 控制方式（1）水泵控制 水處理各泵組均可實現(xiàn)機旁控制和遠程集中控制。機旁控制通過機旁操作箱實現(xiàn)，遠程集中控制則通過操作站進行；（2）過濾器控制 軋鋼廠水處理共有8臺過濾器，每臺過濾器均有手動、半自動、自動三種方式，過濾器不設(shè)機旁操作箱，過濾器三種控制方式都是通過操作站實現(xiàn)。 在一個工作周期中，每臺過濾器均有以下4種工作狀態(tài)：過濾、排水、水反洗、過濾。正常工作時，7臺過濾器處于過濾狀態(tài)，1臺過濾器處于反洗狀態(tài)。每24小時一個周期，在一個周期眾，每一個過濾器都要反洗一次，反洗完畢的過濾器在一個周期中不在進行反洗；（3）4#泵組變頻電機控制 4#泵組為軋鋼水冷段供水，采用三臺355kW電