摘要： 三門核電預(yù)處理水廠工程控制系統(tǒng)采用PLC+DCS控制方式，全部主工藝實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，是目前國(guó)內(nèi)比較先進(jìn)的預(yù)處理水廠。 關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)，PLC, DCS,MACS，S7300 　　 1. 預(yù)處理水廠工藝簡(jiǎn)介 1.1 預(yù)處理水廠主要工藝以及主要參數(shù) 　　• 水源－－ 由兩根DN600的輸水管線從羅岙水庫(kù)輸送至水廠 　　• 設(shè)計(jì)出力－－2.5萬(wàn)m3/d 　　• 水質(zhì)－－出水濁度≤1NTU；出水余氯：生活用水和廠用水余氯＜1.5mg/l；除鹽水原水＜ 0.5mg/l 　　• 預(yù)處理工藝－－機(jī)械攪拌澄清池＋氣水反沖洗均粒濾料濾池，并考慮污泥處理。 　　• 加藥－－聚合氯化鋁＋次氯酸鈉消毒 　　凈水工藝流程采用澄清、過(guò)濾二級(jí)處理。 　　 1.2預(yù)處理水廠主要構(gòu)筑物 　　主要構(gòu)筑物有：配水井、機(jī)械攪拌澄清池、均質(zhì)濾料濾池、生活水清水池、化學(xué)原水清水池、二級(jí)泵房及高變配間、加藥間、廢水池、污泥池、污泥平衡池、污泥處置間以及其它附屬配套設(shè)施。 　　 1.3預(yù)處理水廠工程方案 　　本工程的方案為： 　　1）.藥劑混合采用管道混合器的方式； 　　2）.絮凝沉淀采用機(jī)械攪拌澄清池的方式； 　　3）.過(guò)濾采用氣水反沖均粒濾料濾池的方式； 　　4）.消毒采用次氯酸鈉消毒的方式； 　　5）.污泥脫水采用離心脫水機(jī)的方式。 　　 2.預(yù)處理水廠控制系統(tǒng)介紹 2.1預(yù)處理水廠控制系統(tǒng)的用途和功能 　　預(yù)處理水廠控制系統(tǒng)對(duì)水廠所有的儀表參數(shù)、電氣設(shè)備狀態(tài)等在水廠中央控制室LCD上集中進(jìn)行監(jiān)視，并對(duì)系統(tǒng)中的閥門、泵等設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)或手動(dòng)控制，以滿足工藝的測(cè)量及控制要求。 　　水廠工藝系統(tǒng)中加礬系統(tǒng)、加氯系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)及濾池系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)都自帶PLC控制器控制。在全廠儀控系統(tǒng)中這四個(gè)PLC控制器作為控制子站。操作員在水廠中央控制室中能監(jiān)視或控制這四個(gè)子系統(tǒng)外所有的工藝設(shè)備，并能通過(guò)這四個(gè)PLC控制子站對(duì)這四個(gè)系統(tǒng)的工藝設(shè)備進(jìn)行監(jiān)視和控制。同時(shí)中央控制室能調(diào)用這四個(gè)PLC子站中的程序，完成參數(shù)的重新設(shè)置等功能。這就要求本DCS控制系統(tǒng)要與這四個(gè)PLC子站遵循相同的通訊協(xié)議，由于本項(xiàng)目所有工藝子系統(tǒng)PLC均采用西門子PLC S7300,所以與和利時(shí)MACSV DCS采用PROFIBUS 通訊協(xié)議，從而保證本系統(tǒng)能與工藝設(shè)備自帶的PLC進(jìn)行通訊。 [align=center] 圖1 控制系統(tǒng)設(shè)備配置示意圖[/align] 　　 2.2預(yù)處理水廠控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及層次劃分 2.2.1預(yù)處理水廠控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 　　a） 水廠儀表控制系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集、參數(shù)監(jiān)測(cè)功能、調(diào)節(jié)閥控制功能、設(shè)備自動(dòng)、手動(dòng)控制功能（包括PID控制、聯(lián)鎖邏輯等等），以滿足各種運(yùn)行工況的要求，確保工藝設(shè)備安全、高效運(yùn)行。 　　b） 系統(tǒng)由遠(yuǎn)程I/O機(jī)柜、控制機(jī)柜、工藝設(shè)備自帶的PLC子站和人機(jī)接口組成。遠(yuǎn)程I/O機(jī)柜、控制機(jī)柜和工藝設(shè)備自帶的PLC子站完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、控制和管理，同時(shí)這些設(shè)備通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò)連接并與控制室上位機(jī)進(jìn)行通訊。控制室上位機(jī)利用人機(jī)界面圖形控制軟件進(jìn)行人機(jī)交互，實(shí)現(xiàn)整個(gè)DCS控制系統(tǒng)的控制、協(xié)調(diào)和管理。系統(tǒng)易于組態(tài)（圖形化、模塊化），易于使用，易于擴(kuò)展。系統(tǒng)配置冗余的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，任一路網(wǎng)絡(luò)故障，不會(huì)影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 　　c） 系統(tǒng)采用合適的冗余配置和診斷至模件級(jí)的自診斷功能，使其具有高度的可靠性。系統(tǒng)內(nèi)任一組件發(fā)生故障均不影響整個(gè)系統(tǒng)的工作。 　　d） 系統(tǒng)的參數(shù)、報(bào)警和自診斷功能高度集中在顯示器上顯示和在打印機(jī)上打印，按功能分散和物理分散的原則進(jìn)行。 　　e） 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的操作界面和組態(tài)界面均采用中文。 2.2.2控制系統(tǒng)分層： 　　控制系統(tǒng)分為3層： 　　0層：現(xiàn)場(chǎng)一次儀表（溫度，壓力，流量，液位），分析機(jī)柜（余氯，PH，濁度），電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（泵，閥門，鼓風(fēng)機(jī)，機(jī)械攪拌器，刮泥機(jī)，污泥脫水離心機(jī)，液位開(kāi)關(guān)） 　　1層：PLC （加氯，加礬，污泥，濾池），DCS機(jī)柜（801-1CP，801-2CP，802CP）生產(chǎn)水泵變頻柜（2個(gè)，每?jī)膳_(tái)生產(chǎn)水泵一臺(tái)變頻柜） 　　2層：操作員站1個(gè)，工程師站一個(gè) 　　 2.3 由PLC實(shí)現(xiàn)的工藝子系統(tǒng)簡(jiǎn)介 　　PLC采用西門子S7300系統(tǒng)，主工藝相關(guān)的控制全部由西門子S7300系列PLC完成，能夠根據(jù)水處理工藝運(yùn)行要求，自動(dòng)控制單元設(shè)備的運(yùn)行，同時(shí)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)儀表采集水位、壓力、余氯、濁度、pH值、流量等生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，PLC控制器對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過(guò)PLC控制器的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加礬加氯，實(shí)現(xiàn)氣水反沖濾池的自動(dòng)沖洗。當(dāng)超過(guò)設(shè)定報(bào)警值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒操作人員注意。4個(gè)PLC采用PROFIBUS-DP方式與DCS進(jìn)行通訊，在DCS側(cè)操作員站作為上位機(jī)對(duì)PLC各子系統(tǒng)（加氯，加礬，濾池，機(jī)械攪拌，污泥脫水共5個(gè)）進(jìn)行監(jiān)控，在通訊中斷的狀態(tài)下，由PLC獨(dú)立完成對(duì)主工藝的自動(dòng)控制。 　　 2.4 DCS控制系統(tǒng)介紹 2.4.1 MACS系列DCS簡(jiǎn)介 　　HOLLiAS—MACS系統(tǒng)是和利時(shí)公司在成功地開(kāi)發(fā)并應(yīng)用了HS-DCS-1000系統(tǒng)和HS2000系統(tǒng)之后，在系統(tǒng)地總結(jié)了各行業(yè)用戶的意見(jiàn)和建議，充分調(diào)查了計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、應(yīng)用軟件技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)等最新發(fā)展動(dòng)態(tài)的情況下，基于當(dāng)今最先進(jìn)的技術(shù) ，采用成熟的先進(jìn)控制算法，推出了的第四代DCS系統(tǒng)。在國(guó)內(nèi)處于領(lǐng)先地位，已經(jīng)成功應(yīng)用于電力，石化等大型控制系統(tǒng)。 　　MACS系統(tǒng)是由以太網(wǎng)和使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的控制網(wǎng)絡(luò)連接的各工程師站、操作員站、現(xiàn)場(chǎng)控制站、通訊控制站、數(shù)據(jù)服務(wù)器組成的綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，完成大型、中型分布式控制系統(tǒng)（DCS）、大型數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）功能。 　　MACS系統(tǒng)硬件由工程師站、操作站、現(xiàn)場(chǎng)控制站（包括主控單元設(shè)備和I/O單元設(shè)備）、通訊控制站、系統(tǒng)服務(wù)器、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)等組成。 　　MACS系統(tǒng)軟件包括：工程師站組態(tài)軟件；操作員站在線軟件；現(xiàn)場(chǎng)控制器運(yùn)行軟件；服務(wù)器軟件等。 　　　 [align=center] 圖2 MACS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[/align] 2.4.2 DCS主要設(shè)備以及功能 　　工程師站 　　工程師站運(yùn)行相應(yīng)的組態(tài)管理程序，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行集中控制和管理。工程師站主要有以下功能： 　　組態(tài)（包括系統(tǒng)硬件設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)、控制算法、圖形、報(bào)表）和相關(guān)系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)置。現(xiàn)場(chǎng)控制站的下裝和在線調(diào)試，服務(wù)器、操作員站的下裝。在工程師站上運(yùn)行操作員站實(shí)時(shí)監(jiān)控程序后，可以把工程師站作為操作員站使用。 　　操作員站 　　操作員站運(yùn)行相應(yīng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控程序，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制。操作員站主要完成以下功能： 　　各種監(jiān)視信息的顯示、查詢和打印，主要有工藝流程圖顯示、趨勢(shì)顯示、參數(shù)列表顯示、報(bào)警監(jiān)視、日志查詢、系統(tǒng)設(shè)備監(jiān)視等。通過(guò)鍵盤、鼠標(biāo)或觸摸屏等人機(jī)設(shè)備，通過(guò)命令和參數(shù)的修改，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的人工干預(yù)，如在線參數(shù)修改、控制調(diào)節(jié)等。 　　服務(wù)站 　　服務(wù)站運(yùn)行相應(yīng)的管理程序，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行管理。 　　現(xiàn)場(chǎng)控制站 　　現(xiàn)場(chǎng)控制站運(yùn)行相應(yīng)的實(shí)時(shí)控制程序，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行控制和管理?，F(xiàn)場(chǎng)控制站主要運(yùn)行工程師站所下裝的控制程序，進(jìn)行工程單位變換、數(shù)據(jù)采集和控制輸出、控制運(yùn)算等。 　　監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)MNET 　　冗余高速以太網(wǎng)鏈路 　　使用五類屏蔽雙絞線或光纖將各個(gè)通訊節(jié)點(diǎn)連接到中心交換機(jī)上 　　節(jié)點(diǎn)有工程師站、操作員站、服務(wù)站 　　采用TCP/IP通訊協(xié)議 　　系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)SNET 　　冗余高速工業(yè)以太網(wǎng) 　　采用HSIE 通訊協(xié)議 　　使用五類屏蔽雙絞線或光纖將各個(gè)通訊節(jié)點(diǎn)連接到中心交換機(jī)上 　　節(jié)點(diǎn)有服務(wù)站、現(xiàn)場(chǎng)控制站 　　控制網(wǎng)絡(luò)CNET 　　位于現(xiàn)場(chǎng)控制站內(nèi)部 　　Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線 　　采用帶屏蔽的雙絞銅線連接 　　節(jié)點(diǎn)主要有DP主站（主控單元中的FB121模件）和DP從站（智能I/O單元） 　　完成實(shí)時(shí)輸入/輸出數(shù)據(jù)和從站設(shè)備診斷信息的傳送 　　站地址為0-125 　　 3.結(jié)束語(yǔ) 三門核電預(yù)處理水廠項(xiàng)目是三門核電第一個(gè)工程配套項(xiàng)目，在百萬(wàn)千瓦級(jí)核電配套工程中大膽采用具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)做為控制系統(tǒng)是具有重要意義的。