集散控制系统在水处理中的应用_马春霞

集散控制系统在水处理中的应用马春霞,宋丽娟(中原大化集团有限责任公司,河南濮阳457004)摘要:将集散控制系统应用于脱盐水处理过程中,介绍了此控制系统的硬件组成,上位机和下位机的硬件配置及特点,以及采取的控制方案和具体的软件实现情况。关键词:控制系统;水处理中图分类号:TQ056.2文献标识码:B文章编号:1003-3467(2008)10-0047-02脱盐水处理是中原大化集团公司的一个关键性生产过程,能否保证长期连续、稳定达标的水源供应对合成氨、尿素、三聚氰胺的安全生产,提高生产效率和延长设备的使用寿命起着重要的作用。脱盐水处理厂承担全公司的用水供应,原水水质较差,水处理量大,合成氨、尿素、三聚氰胺的生产工艺对给水质量要求高。改造前系统只能监视模拟量数据的显示及各阀门的状态,对阀门等设备的操作要求在现场仪表盘上手操进行,效率低、劳动量大。为此,1998年改用计算机集散控制系统。1工艺流程黄河水经水厂处理后进入生产消防水池,由3台生产水泵加压送到机械过滤器,进一步除去杂质后进入原水阳离子交换器。除去碳酸盐硬度,再经脱气塔脱除CO2,然后进入补充水贮槽,此时称为软化水。再由给水泵送往活性炭过滤器,除去水中的有机物后进入阳离子交换器除去大部分阳离子然后进入阴离子交换器除去大部分阴离子生成一级脱盐水。再经混床进一步除去一级脱盐水中的残留杂质,使电导率≤0.2μS/cm,SiO2≤20μg/L。未达标的二级脱盐水进入脱盐水贮槽,送到合成氨、尿素、三聚氰胺界区。其工艺流程图见图1。另外,由合成氨来的工艺冷凝液经冷却器,使水温降到≤50℃后送到活性炭过滤器。由尿素来的水解废液和三聚氰胺、复合肥来的蒸汽冷凝液在脱盐水界区汇合回收到补充水贮槽。由合成氨工段来的透平冷凝液经覆盖过滤器除去Fe2O3等微粒后,送到混床。该装置共四套制水设备。2控制系统的硬件组成就四系列加以说明。由上位机和下位机构成两图1工艺流程图收稿日期:2008-08-04作者简介:马春霞(1980-),女,助理工程师,从事化工仪表维护工作,电话:13461699069。·47·第10期马春霞等:集散控制系统在水处理中的应用DOI:10.14173/j.cnki.hnhg.2008.10.017级集散控制系统(DCS),现场的数据采集、I/O预处理、过程控制及向上位机传送数据等任务由下位机完成,上位机为人机接口,负责全系统的显示、操作、报警、信息归档。2.1下位机硬件配置及特点从工艺要求、I/O点数、扫描速度、自诊断功能等方面考虑,下位机选用和利时的SmartPro,由主控单元、适应多种类型信号的模拟和数字I/O模块、通讯模块、电源模块等部分组成,在主控单元和I/O模块上分别固化实时控制软件和I/O采样软件。该系统采用两层网络,主控单元与上位操作站、交换机组成工业以太网,即SNET(系统网),下层由主控单元与I/O模件通过PROFIBUS总线连接构成CNET(控制网)。SmartPro系统特点是以连续生产对象为主,实现以PID调节为核心的各种常规和高级控制,模糊及PID自整定算法等智能控制;有逻辑控制、顺序控制和批量控制;可同时以多种周期对多种类型的过程信号进行大批量采集,具有可靠性高、分散度强、可冗余配置的技术特色、模块化结构。系统开关量输入有39个,开关量输出点有78个,模拟量输入点有14个。2.2上位机硬件配置按集中管理、集中显示、分散控制的思想,系统设有2个操作员终端监控站,由高可靠工业微机CPU采用Pentium4以上芯片,主频1000MHz以上。19″～21″彩色显示器、彩色汉字打印机、专用薄膜操作键盘、轨迹球、以太网卡2块(冗余配置)。3控制方案的设计3.1下位机程序控制设计将控制系统分为四大功能模块:整体投运、设备切换、清洗再生和整体停运。①脱盐水贮槽水位控制在1～9.5m。当水位低于1m时,自动按流程顺序投运两套制水设备;当水位低于0.5m时,自动投运另两套制水设备,当脱盐水贮槽水位高于9.5m时进入设备的整体停运,将所有制水设备按严格的操作顺序停运后,一级除盐设备进行再生。②运行中活性炭过滤器进出水压差大于0.1MPa时,要切换到下一台备用活性炭过滤器。混床的切换条件为出水电导率大于0.2μS/cm。③活性炭运行3个周期后“失效”要分别对其进行清洗。活性炭运行9个周期后,要对其进行先擦洗后清洗的操作。④混床再生过程间隔时间长,故设计为按以下所示的半自动步序进行。正洗投运运行备用切换失效停用检修放酸放碱反洗分层放水阴阳树脂再生阴阳树脂置换树脂混合再生正洗3.2上位机监控程序设计上位机对所有采集到的模拟量实时显示并存储,开关量进行状态追忆。对重要参数指标如出水浊度、导电度、Fe、Cu、Na、SiO2、酸碱度等进行在线分析、检测和报警。监控画面上设有“自动”、