试论DCS与PLC在石化大型污水处理厂的组合应用

[摘 要]本文首先对DCS与PLC进行介绍，以某石化企业污水处理厂为例，对DCS与PLC的组合应用进行研究，分别对自控系统结构、自控系统配置、监控管理系统以及通信网络等进行探讨，以期对于DCS和PLC在污水处理厂的应用，起到一定的推广和促进作用。

[关键词]DCS；PLC；石化企业；污水处理厂；应用；

中图分类号：F610.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）11-0010-01

1 引言

随着社会经济的迅速发展，国家加大对环境的保护和控制，陆续建立一批污水处理厂，尤其是石化企业，配备大型污水处理系统。同时，也针对石化企业的特点，对污水处理厂的控制系统性能及成本提出新的要求。本文以某污水处理厂为例，对DCS与PLC在石化大型污水处理厂的组合应用进行研究和探讨。

2 DCS与PLC概述

DCS（Distributed Control System），也称之为集散型控制系统。DCS可以理解为在模拟量回路控制比较复杂的行业中得到广泛应用，尽可能的把控制所导致的危险性控制和分散，而把管理及显示功能结合的一种自动化高科学技术。

PLC（Program Logic Controller），也称之为可编程逻辑控制器。实际上，PLC是一种数字运算操作的电子系统，在工业环境方面得到广泛应用。PLC采用可编程数据存储器，一方面能够进行内部存储，另一方面可以执行逻辑运算，进行顺序控制、定时、计数以及算术操作等面向用户的操作指令，利用数字和模拟式的输入/输出对各种型号的机械或生产过程进行管理和控制。可编程控制器及其相关外部装置，和工业控制系统结合成整体，方便进行扩充其功能的原则设计。

比较而言，DCS和PLC的系统概念不同，由于PLC具有很高的稳定可靠性，因此在应用DCS时，不可避免会用到PLC进行控制，同时PLC占DCS的比例非常大。然而一些包含了PLC控制系统并非DCS系统，不要把DCS系统和单一的PLC控制系统混淆。

3 工程实例

某污水处理厂属于炼油、乙烯石化生产型企业的工程配套设施，主要负责对石化生产而产生的化工污水、雨水、炼油污水等进行处理，一些污水没有达到排放标准，一些污水经过深度处理之后能够作为循环水系统补充水。污水处理厂包括以下几条主要处理工艺线：化工污水处理线SP1、炼油污水处理线SP2、回用水处理线SP3、浓水处理线SP4、清洁雨水处理线SP5以及污泥处理线SP6。其中，污水处理厂采用的恒和公司DCS控制系统，回用水及浓水处理线采用施耐德PLC，仪表采用智能仪表，高低压配电配备专门的电气监控管理系统。

4 DCS与PLC的组合应用

4.1 自控系统结构

污水处理厂DCS系统包括中央控制室（CCR）和现场控制站（FCS），其中中心控制室进行远程通信协议及端口的设置，相关参数情况可以在污水处理厂炼化一体化工厂总控制中心得以显示。污水处理厂设置两个现场机柜间，分别进行现场控制站的安装。中央控制室和现场机柜分别在三个不同的建筑物，利用光缆进行连接，每个控制站分别控制化工污水处理线。

五套PLC主站安装于其中一个现场机柜间，分别负责生物滤池、超滤系统；RO反渗透系统；浓水处理系统；臭氧系统；回用水加药系统等。12套滤池控制系统分别安置于现场机柜间。PLC站是通过100Mb/s以太网组成的环网利用GSGW和DCS进行通信，协议是Modbus TCP，PLC站的功能范围内装置控制联锁程序分别由不同的PLC负责，具体的运行情况、报警信息、操控指令等均可在DCS操作站显示并执行。每个工艺系统所需要的DCS、PLC控制I/O点实际数量如表1和表2。

4.2 自控系统配置

DCS现场控制站选择的是横河公司DCS系统，现场控制器的型号是AFV10D，网卡是ALE111，控制总线接口卡是Vnet/IP网卡，数字量输入卡是ADV151，数字量输出卡是ADV551，模拟量输入卡是AAI143，模拟量输出卡是AAI543，数字量和模拟量输出模块冗余配置，模块量根据实际I/O点数进行配置，预留出20%的余量。5套PLC主站是施耐德生产，包括现场控制器、内置以太网通信口、数字量输入卡、数字量输出卡、模拟量输入卡，模块数根据实际I/O点数进行配置，同样预留出20%的余量。

4.3 监控管理系统

污水处理厂进行现场变电室的配置，每一个构筑物分别配备变电室和机柜间，其中#1变电室进行35kv和6kv变配电系统和马达控制中心进行设置；#2变电室进行380V智能MCC柜的设置。电气自动化监控管理系统根据现场分散布置的一些可通信智能装置利用现场总线的方法接入以通信管理单元为重点的系列数据采集设备，从而形成一个完整的现场总线网络，实现系统内全部电气设备模拟量、开关量等数据信息的采集、处理以及管理工作。通信管理层除了和DCS系统进行通信，利用100M光纤以太网和污水处理厂总变电所总后台系统进行通信，从而便于进行维护、管理，把通信管理层安装在现场配电间。监控管理系统是分层分布式的系统结构，系统包括通信管理层及现场设备层，二者之间是现场总线层。其中，通信管理层指的是配电室数据信息采集设备。

5 结语

综上所述，DCS集散控制系统的前提下，嵌套数个PLC子站，通过智能型马达控制器高低压柜和智能仪表共同组成具有多通信协议的工业控制系统。从某污水处理厂的实际案例来看，系统实现了多种功能的同时，节省电缆成本和安装费用，减少工人劳动强度，并且对于促进污水处理厂自动化水平及管理控制水平的提高有很大帮助。

参考文献

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