摘要：介紹了浙江中控JX-300XPDCS系統(tǒng)在污水處理裝置纖維過(guò)濾罐自動(dòng)沖洗控制中的應(yīng)用，著重闡述了JX-300XP系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，研究了纖維過(guò)濾罐自動(dòng)沖洗流程，根據(jù)實(shí)際需求設(shè)計(jì)了沖洗程序，并完成軟件組態(tài)，較好滿足了工藝生產(chǎn)的需求。

關(guān)鍵詞：DCS；纖維過(guò)濾罐；自動(dòng)沖洗；組態(tài)

1概述

集散控制系統(tǒng)(DCS)是采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化和系列化設(shè)計(jì)，由過(guò)程控制級(jí)、控制管理級(jí)和生產(chǎn)管理級(jí)組成的一個(gè)以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶的多級(jí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，具有配置靈活、通用性強(qiáng)、組態(tài)方便、控制功能完善、數(shù)據(jù)處理迅速、人機(jī)界面友好、安裝簡(jiǎn)單規(guī)范、調(diào)試方便、運(yùn)行安全可靠等特點(diǎn)。它能夠適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的各種需要，提高生產(chǎn)自動(dòng)化和管理水平，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率與產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源和原材料消耗，保證安全生產(chǎn)，促進(jìn)工業(yè)技術(shù)的發(fā)展。DCS系統(tǒng)在我國(guó)石油化工行業(yè)已得到較為廣泛的應(yīng)用，過(guò)去的大型石化項(xiàng)目主要采用美國(guó)Honeywell與日本橫河電機(jī)公司的產(chǎn)品，近幾年，國(guó)產(chǎn)DCS系統(tǒng)在此領(lǐng)域已取得較大業(yè)績(jī)，浙江中控公司每年在化工領(lǐng)域的的項(xiàng)目已超過(guò)300套，并得到用戶的廣泛肯定。

2JX-300XP系統(tǒng)簡(jiǎn)介

JX-300XP系統(tǒng)是浙江中控SUPCONWebField系列控制系統(tǒng)十年成功經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，吸收了近年來(lái)快速發(fā)展的微電子技術(shù)、通信技術(shù)，充分應(yīng)用了最新高速網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、可靠的軟件平臺(tái)與軟件設(shè)計(jì)技術(shù)以及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，采用了高性能微處理器和成熟的先進(jìn)控制算法，全面提高了JX-300XP的功能和性能，能適應(yīng)更廣泛更復(fù)雜的應(yīng)用需求，成為全數(shù)字化、功能完善、結(jié)構(gòu)靈活的開(kāi)放式集散控制系統(tǒng)。

JX-300XP控制系統(tǒng)采用三層通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

最上層為信息管理網(wǎng)，采用符合TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)，連接了各個(gè)控制裝置的網(wǎng)橋以及企業(yè)內(nèi)各類(lèi)管理計(jì)算機(jī)，用于工廠級(jí)的信息傳送和管理，是實(shí)現(xiàn)全廠綜合管理的信息通道。

中間層為過(guò)程控制網(wǎng)，采用了雙高速冗余工業(yè)以太網(wǎng)SCnetⅡ作為其過(guò)程控制網(wǎng)絡(luò)，連接工程師站、操作站、控制站和通訊處理單元，通訊網(wǎng)絡(luò)采用星形或總線形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，曼徹斯特編碼方式，遵循開(kāi)放的TCP/IP協(xié)議和IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)，采用1:1熱冗余工業(yè)以太網(wǎng)，TCP/IP傳輸協(xié)議輔以實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)故障診斷功能，具有糾錯(cuò)能力強(qiáng)、可靠性好、通信效率高的特點(diǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了集散控制系統(tǒng)的開(kāi)放性和互連性。

底層網(wǎng)絡(luò)為控制站內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)（SBUS），采用主控制卡指揮式令牌網(wǎng)，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)通信協(xié)議，是控制站各卡件之間進(jìn)行信息交換的通道。SBUS總線分為兩層，第一層為雙重化總線SBUS-S2，它是系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)總線，位于控制站所管轄的I/O機(jī)籠之間，連接主控制卡和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡，用于兩者的信息管理。第二層為SBUS-S1網(wǎng)絡(luò)，位于各I/O機(jī)籠內(nèi)，連接了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡和各塊I/O卡件，用于他們之間的信息交換。主控制卡通過(guò)SBUS網(wǎng)絡(luò)來(lái)管理分散于各個(gè)機(jī)籠的I/O卡件。

圖1JX-300XP系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

3高效纖維過(guò)濾罐概述

高效纖維過(guò)濾罐是污水處理裝置污水脫鹽回用于鍋爐的預(yù)處理設(shè)備之一，回用污水首先經(jīng)過(guò)高效纖維過(guò)濾罐降低濁度、懸浮物、有機(jī)物、膠體、鐵、錳等物質(zhì)，濾罐出水進(jìn)入生物活性碳吸收塔，靠活性碳過(guò)濾吸附其中的懸浮物、膠體物質(zhì)、有機(jī)物、部分重金屬及其它少數(shù)無(wú)機(jī)物，并通過(guò)微生物作用降解COD、氨氮及磷等，使水質(zhì)得到凈化，凈化后污水進(jìn)入除硬一體化裝置,通過(guò)混合絮凝反應(yīng)進(jìn)一步去除污水中的Ca2+、Mg2+、有機(jī)物、重金屬離子及各類(lèi)懸浮物，處理污水合格后供給動(dòng)力車(chē)間超濾加反滲透雙膜裝置，經(jīng)動(dòng)力車(chē)間進(jìn)一步處理后回用于鍋爐用水。

我廠污水回用系統(tǒng)中使用的GX型高效纖維過(guò)濾罐是一種性能先進(jìn)的壓力式纖維過(guò)濾罐，它采用了一種新型的束狀軟填料——纖維作為過(guò)濾罐的濾元，其濾料直徑可達(dá)幾十微米甚至幾微米，并具有比表面積大，過(guò)濾阻力小等優(yōu)點(diǎn)，解決了粒狀濾料的過(guò)濾精度受濾料粒徑限制等問(wèn)題。微小的濾料直徑，極大地增加了濾料比表面積和表面自由能，增加了水中顆粒與濾料的接觸機(jī)會(huì)和濾料的吸附能力，從而提高了過(guò)濾效率和截污容量，有效地去除水中的懸浮物，降低水中的濁度，并對(duì)水中的有機(jī)物、膠體、鐵、錳等有明顯的去除作用。

設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，水從上至下通過(guò)濾層，活動(dòng)孔板向下運(yùn)動(dòng)，纖維被加壓后，密度逐漸增大，使濾層沿水流方向的截面逐漸縮小，相應(yīng)濾層空隙直徑和空隙逐漸縮小，實(shí)現(xiàn)了深層過(guò)濾。設(shè)備運(yùn)行一段時(shí)間后，出水水質(zhì)逐漸惡化至不能達(dá)到用水標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，濾床進(jìn)入失效狀態(tài)，此時(shí)需對(duì)纖維過(guò)濾罐進(jìn)行清洗再生，此過(guò)程中，清洗水從下至上通過(guò)濾層，這時(shí)，活動(dòng)孔板提升，使纖維拉開(kāi)并處于放松狀態(tài)，即可用水方便的進(jìn)行清洗。反洗過(guò)程由程序控制自動(dòng)運(yùn)行，既可以選擇每天定時(shí)反洗，也可在操作人員發(fā)現(xiàn)處理水質(zhì)下降時(shí)隨時(shí)啟動(dòng)。自動(dòng)沖洗程序流程示意框圖如圖2所示。

4控制方案組態(tài)實(shí)現(xiàn)

根據(jù)控制方案需求，纖維過(guò)濾罐D(zhuǎn)1、D2、D3的定時(shí)沖洗時(shí)間分別設(shè)為每天的20點(diǎn)、15點(diǎn)與18點(diǎn)，如果在自動(dòng)沖洗過(guò)程中將自動(dòng)沖洗開(kāi)關(guān)打到“手動(dòng)”狀態(tài)，程序?qū)⑼Ｖ惯\(yùn)行，各閥位保持停止時(shí)的狀態(tài)。程序中需引入實(shí)時(shí)系統(tǒng)時(shí)間變量與定時(shí)器變量，實(shí)時(shí)系統(tǒng)時(shí)間獲取我們使用JX-300XPAdvanTrol-Pro系統(tǒng)語(yǔ)言編程軟件（SCLang）中的ST編程方式編寫(xiě)讀取系統(tǒng)時(shí)間模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)，我們將該模塊命名為“TIME”,并進(jìn)行以下邏輯功能塊定義：

定義后的“TIME”模塊可作為系統(tǒng)時(shí)間變量的接口在其他程序段落中引用，用于實(shí)現(xiàn)纖維過(guò)濾罐定時(shí)自動(dòng)沖洗的功能。程序運(yùn)行時(shí)的時(shí)間計(jì)時(shí)可以使用系統(tǒng)自帶的計(jì)時(shí)器來(lái)實(shí)現(xiàn)，SCControl系統(tǒng)資源為我們提供了3種計(jì)時(shí)器，分為100毫秒計(jì)時(shí)器、秒計(jì)時(shí)器和分計(jì)時(shí)器，每種計(jì)時(shí)器各256個(gè)，可在程序中直接調(diào)用，我們?cè)诒境绦蛑胁捎妹胗?jì)時(shí)器“timers[n](n=0~255)”作為程序運(yùn)行計(jì)時(shí)器。

根據(jù)自動(dòng)沖洗程序相關(guān)動(dòng)作特點(diǎn)我們選用系統(tǒng)編程軟件中的LD編程方式編寫(xiě)程序，通過(guò)常開(kāi)/常閉觸點(diǎn)、置位/復(fù)位線圈、算術(shù)運(yùn)算模塊（MOVE）、比較運(yùn)算模塊（GE/EQ/LT）、邏輯運(yùn)算模塊（AND）、計(jì)時(shí)器變量（timers[0]）、系統(tǒng)時(shí)間模塊（TIME）、定時(shí)器模塊（TP/TON）的調(diào)用與鏈接，實(shí)現(xiàn)了纖維過(guò)濾罐自動(dòng)沖洗程序的編制(如圖3所示)。

圖3纖維過(guò)濾罐自動(dòng)沖洗程序

5總結(jié)

集散控制系統(tǒng)體現(xiàn)了集中管理、分散控制的理念，實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的功能分散、危險(xiǎn)分散，具有操作簡(jiǎn)便、控制功能強(qiáng)和可靠性高等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)裝置的生產(chǎn)控制和經(jīng)營(yíng)管理，在各類(lèi)流程自動(dòng)化領(lǐng)域取得了良好的應(yīng)用效果。纖維過(guò)濾罐自動(dòng)沖洗控制系統(tǒng)在我廠污水處理裝置成功實(shí)施后，提高了污水處理控制系統(tǒng)的自動(dòng)化運(yùn)行水平，降低了操作人員的工作強(qiáng)度，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試與實(shí)際運(yùn)行，取得了良好的控制應(yīng)用效果。