净化水厂DCS综合管理系统

净化水厂DCS综合管理系统

朱伟

朱伟（新疆油田公司供水公司，克拉玛依834000）

摘要：随着科技的发展，供水企业需要建立一套全集成的、开放的供水信息综合自动化的平台。现结合实际详细分析净化水厂DCS综合管理系统。

关键词：净化水厂；DCS综合管理系统；组成

中图分类号：TP27文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）09-0214-01

0引言

随着现代供水信息自动化进程的加快，企业逐渐将管理、决策、市场信息和现场控制信息结合起来，实现ERP（EnterpriseResourcePlanning）、MES（ManufacturingExecutionsystem）、PCS（ProcessControlSystem）三层信息一体化的解决方案。

同时，企业内部之间以及与外部交换信息的需求也在不断扩大，现代供水企业对生产的管理要求不断提高，这种要求已不局限于通常意义上的对生产现场状态的监测和控制，同时还要求把现场信息和管理信息结合起来，建立一套全集成的、开放的、供水信息综合自动化的信息平台。

把企业的横向通信（同一层不同节点的通信）和纵向通信（上、下层之间的通信）紧密联系在一起，通过对经营决策、管理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理，形成一个意义更广泛的综合管理系统。

1新系统介绍

此系统控制中心采用一体化的设计思想，全分布式体系结构，系统主站网络采用双网冗余机制，各个功能模块分配到系统相应的网络节点上，保证了系统的可扩展性。局域网设计采用快速工业以太网，星型拓扑结构、双网配置，双网动态平衡传输。

1.1监视控制层系统采用标准C/S架构，从冗余的SCADA服务器到操作站都安装了CitectSCADA软件，完成了对现场控制层数据的实时监控和将数据无缝的连结到信息管理层，同时给其它的第三方应用软件提供可靠的数据。系统配置两台冗佘的SCADA实时数据服务器和两台操作员工作站多台工程师站。保证了系统的可靠性和可扩展性。

1.2过程控制层过程控制层的I/O采用了目前最先进的工业以太网I/O，可以实现I/O的环网冗余和独立的双电源供电。更进一步的提高了整个系统的稳定性。彻底解决了因通信总线故障引起现场设备或使DCS不能工作的弊端。DCS控制器内置工业交换机，双独立IP的5个以太网端口和3个可以编程串口，使整个过程控制层运行在一个高速的工业实时环网中。

1.3系统技术特点

1.3.1系统一体化设计。整个DCS系统从软件到硬件采用了目前国际最先进的一体化设计方案，DCS的组态软件和上位SCADA监控软在通讯、变量、在线诊断等功能上进了无缝连接，使整个系统在开发、施实、维护以及稳定性方面得到了更高的提升，大大节约了施工费和后期的维护费用。取代了传统DCS控制器或PLC在一套系统中使用多种软件带来的开发周期长、施工费用高、维护量大和需要专业工程师来维护的缺点。

1.3.2DCS控制器内置MFA（无模型自适应模块）。水厂加药是一个非线性、pH、多变量以及大滞后等更复杂的过程系统，因此用传统的PID算法是无法完成此控制任务的，这样会造成变频器的调节震荡，使加药泵和电动在０－５０Hz之间来回变化造成加药量一会大一会小的情况，无法实现自动加药。解决这个问题需要用DCS控制器内嵌的MFA无模型自适应功能才可实现。

1.3.3总线通讯方式。现场智能仪、调节阀、变频器等智能仪表和DCS控制器采用了RS485总线通讯方试，协议使用国际标准的工业通讯协议（Modbus、Profibus等），减少了现场的线缆敷设提高了系统的抗干扰性和稳定性，保证了系统的可靠性。

1.3.4Excel历史报表。可以使用Excel直接访问Citect的历史数据库，取带了传统Excel报表使用VBA大量的编程缺点，保证了数据的实时性、真实性、可靠性和可维护性。使我们的报表使用更灵活方便。

1.3.5嵌入式WEB。嵌入式WEB数据发布功能，实现SCADA系统与WEB发布服务器之间的数据无缝自动同步传输，确保实时系统的安全可靠运行，实现了WEB服务器的免维护。

1.3.6工业以太网I/O。系统采用了目前最先进的以太网I/O模块，是在现场控制层的一次完美升级。取代了传统采用通讯模块搭建的串联式系统。这也是将工业以太网的技术延伸到是了过程控制层的最前端，将串联的运行机制改为并联的运行机制。

2加药控制系统

2.1工艺流程原水进入水厂管道，将配制好的絮凝药液加入进水主管道与原水混合，流入沉淀池。药液在水中流动扩散并与水中的胶体微粒和杂质等悬浮物凝聚沉淀，从而降低水的混浊度，提高水质。药液在水中凝聚沉淀的反应时间约20-30分钟，通常沉淀池的出口浊度要求低于3.0NTU。絮凝药剂通常采用聚氯化铝或聚丙烯酰胺，预先配置成药液储存于加药池中，由变频器驱动加药泵或计量泵控制絮凝加药量。

2.2MFA无模型自适应控制技术MFA无模型自适应控制技术是美国通控集团博软公司针对传统过程中的大滞后、大惯性、非线性、强耦合、时变等控制难题而发展的新型控制技术，相对传统的PID（比例—积分—微分）控制器而言，MFA控制技术可以有效地控制包括非线性、pH、多变量以及大滞后等更复杂的过程，且无需事先建立数学模型或模型训练，无须繁琐的控制器参数整定，使用和维护简便易行。

2.3浊度MFA控制功能

2.3.1基本加药控制。通过多变量抗滞后MFA的先进调节控制作用，提高加药量的准确性，抑制沉水浊度的波动和偏差，并克服絮凝药液浓度、原水温度和pH值等因素引起的对象特性变化影响。

基本加药控制以沉淀池出口水浊度为被控变量，絮凝药液变频速度或计量泵为操纵变量，原水浊度、原水流量为辅助变量。

2.3.2高浊度强化加药控制。分为多点加药模式和变浓度加药模式两种。

此系统确保了水厂的生产安全运行，提高水处理工艺的控制精度，使水厂生产管理人员通过SCADA软件提供的各项功能如（过程分析、统计分析、趋势比较、报警）等信息完成对整个水处理系统的优化运行，达到安全、稳定、节能、科学管理的目地。

参考文献：

[1]CJ/T206-205城市供水水质标准[S].

[2]卫法签发2001,161号.生活饮用水卫生规范[S].