目前在水處理自動化領域廣泛使用的DCS系統(tǒng)硬件組成形式是PLC+通信系統(tǒng)+工業(yè)級微機，以下結合某自來水廠的具體要求進一步探討基于PLC的DCS系統(tǒng)的功能特點和設計過程。
　　我國水廠自動化技術經(jīng)過幾十年的發(fā)展，其水平和應用范圍都得到了很大的提高。由于計算機產(chǎn)品質(zhì)量的成熟，使水廠自動化進入了安全運行和經(jīng)濟效益顯著的階段。特別是是隨著近年來半導體技術、網(wǎng)絡技術、軟件技術等高新技術的發(fā)展，使得PLC技術和現(xiàn)場總線技術都得到迅速提高，并被廣泛應用于DCS系統(tǒng)中，使DCS正在向著更加開放，更加標準化，更加產(chǎn)品化的方向發(fā)展。目前在水處理自動化領域廣泛使用的DCS系統(tǒng)硬件組成形式是PLC+通信系統(tǒng)+工業(yè)級微機，以下結合某自來水廠的具體要求進一步探討基于PLC的DCS系統(tǒng)的功能特點和設計過程。
　　1 系統(tǒng)功能
　　 在市場經(jīng)濟與信息時代的飛速發(fā)展中，企業(yè)內(nèi)部之間以及與外部交換信息的需求不斷擴大，現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)對生產(chǎn)的管理要求不斷提高，這種要求已不局限于通常意義上的對生產(chǎn)現(xiàn)場狀態(tài)的監(jiān)視和控制，同時還要求把現(xiàn)場信息和管理信息結合起來。管理的集中性和控制的分散性這一實際需要推動了DCS系統(tǒng)的發(fā)展，其實質(zhì)是利用計算機技術對生產(chǎn)過程進行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制，該系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下功能：
　�。�1）數(shù)據(jù)采集功能。各現(xiàn)場級儀表和控制設備完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集工作，并通過控制網(wǎng)絡實現(xiàn)數(shù)據(jù)在整個控制系統(tǒng)中的傳輸和共享。
　�。�2）監(jiān)視功能。系統(tǒng)各分站及中控室設置上位監(jiān)控計算機，實時顯示現(xiàn)場工藝流程和工況，使操作人員能及日寸獲知現(xiàn)場情況。
　�。�3）控制功能。各分站設備通過PLC實現(xiàn)自動控制，使整個系統(tǒng)性能穩(wěn)定，安全高效。
　　（4）管理功能。上位監(jiān)控機提供交互式人機界面，操作人員通過上位監(jiān)控機可實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的控制，完成特定的操作要求，也即實現(xiàn)了設備的管理；同時通過上位機提供的數(shù)據(jù)查詢顯示等功能，可了解實時及歷史生產(chǎn)情況，并可產(chǎn)生生產(chǎn)報表，實現(xiàn)了整個水廠的生產(chǎn)管理。
　　2 水廠工藝要求
　　 某水廠供水能力為40萬噸／日，主要工藝流程如圖1所示：
　　

　　 源水取自距水廠20公里處的江水中，經(jīng)取水機泵加壓后通過源水管道送至水廠進行凈水處理。廠區(qū)內(nèi)的生產(chǎn)流程可分為加藥、反應和平流沉淀、過濾、送水四個部分，其中加藥和濾池兩個工藝環(huán)節(jié)對出水水質(zhì)的影響非常大，因此其設計是整個水廠自控系統(tǒng)的關鍵。加藥工藝采用源水流量和SCD值前反饋控制方案，既有效地保證混凝效果，使濾前水濁度保持在2—3NTU，又準確計算出投藥量，節(jié)約投藥成本。濾池共有6個濾格，每個濾格采用PID算法控制恒水位過濾，以及根據(jù)相關條件觸發(fā)反沖洗工藝，保證濾后水質(zhì)。
　　3 系統(tǒng)網(wǎng)絡設計
　　 水廠自動控制系統(tǒng)是一個分布式控制系統(tǒng)，按系統(tǒng)結構進行垂直分解，分為設備層、控制層、信息層，各層既相互獨立又相互聯(lián)系，每一層又可按水平分解成若干子集。設備層中的設備種類繁多，如傳感器、驅(qū)動器、變送器等，設備層網(wǎng)絡通常是一個開放的網(wǎng)絡，將底層各廠家的設備直接和車間級控制器相連，實現(xiàn)現(xiàn)場控制功能；控制層實現(xiàn)控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡化，控制層是一種高速確定性網(wǎng)絡，對時間響應有苛刻要求，作為控制器之間和控制器和I／O設備之間的一條高速通信鏈路。
　　 信息層采用lOOM 環(huán)形光纖工業(yè)以太網(wǎng)，控制層采用MB+工業(yè)控制網(wǎng)，設備層采用開放現(xiàn)場總線協(xié)議Modbus，由于系統(tǒng)取水分站與廠區(qū)有約2O公里，還需考慮取水分站PLC與廠區(qū)系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)通信問題，無線通信采用MDS數(shù)傳電臺實現(xiàn)。
　　4 系統(tǒng)硬件實現(xiàn)
　　 系統(tǒng)具體設備選型和硬件實現(xiàn)。各分站獨立運行，控制各分站現(xiàn)場設備，并通過網(wǎng)絡共享信息。上位機采用Intellution Dynamics自動化軟件產(chǎn)品家族中的監(jiān)控制軟件iFix2．6，iFix監(jiān)控軟件功能強大組態(tài)靈活，優(yōu)化系統(tǒng)的管理。服務器數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)采用Microsoft SQL Server 2000，Microsoft SQL Server 2000是性能優(yōu)良、安全高效的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。PLC控制系統(tǒng)分為3個主站，即取水分站、加藥分站和送水分站。取水分站PLC控制4臺取水泵組的工作，并通過無線電臺與廠區(qū)的PLC通信；加藥分站分為加氯分站和加礬分站，分別用二套PLC控制加氯系統(tǒng)和加礬系統(tǒng)；送水分站PLC控制4臺送水泵組的工作，同時完成與取水分站的無線通信任務和濾池分站的協(xié)調(diào)控制任務，由于無線通信和控制協(xié)調(diào)任務的程序運行量并不是很大，考慮系統(tǒng)成本問題并沒有另設PLC分站，而是采用送水分站PLC兼負完成此任務的方案；6個濾池分站作為送水分站PLC的子站，控制各濾格的恒水位過濾和反沖洗。
　　5 結束語
　　 工業(yè)自動化控制系統(tǒng)設計是一門綜合計算機技術、網(wǎng)絡技術、自動控制技術的綜合性工程技術，目前系統(tǒng)正向著更加標準化，更加產(chǎn)品化的方向發(fā)展。本系統(tǒng)設計緊密結合系統(tǒng)實際要求，又考慮了系統(tǒng)的標準化、可移植性、可伸縮性、可互操作性等，目前整體運行效果良好。其中加藥工藝中由于現(xiàn)場混凝效果受多種因素影響，依靠原水流量和SCD值進行投藥控制的方案認為還有待改進。
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