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DCS在纖維過濾罐自動沖洗控制中的應用

2019年11月13日 19:15:45 中國傳動網

摘要:介紹了浙江中控JX-300XPDCS系統在污水處理裝置纖維過濾罐自動沖洗控制中的應用,著重闡述了JX-300XP系統結構,研究了纖維過濾罐自動沖洗流程,根據實際需求設計了沖洗程序,并完成軟件組態,較好滿足了工藝生產的需求。

關鍵詞:DCS;纖維過濾罐;自動沖洗;組態

1概述

集散控制系統(DCS)是采用標準化、模塊化和系列化設計,由過程控制級、控制管理級和生產管理級組成的一個以通信網絡為紐帶的多級計算機網絡控制系統,具有配置靈活、通用性強、組態方便、控制功能完善、數據處理迅速、人機界面友好、安裝簡單規范、調試方便、運行安全可靠等特點。它能夠適應工業生產過程的各種需要,提高生產自動化和管理水平,提高勞動生產率與產品質量,降低能源和原材料消耗,保證安全生產,促進工業技術的發展。DCS系統在我國石油化工行業已得到較為廣泛的應用,過去的大型石化項目主要采用美國Honeywell與日本橫河電機公司的產品,近幾年,國產DCS系統在此領域已取得較大業績,浙江中控公司每年在化工領域的的項目已超過300套,并得到用戶的廣泛肯定。

2JX-300XP系統簡介

JX-300XP系統是浙江中控SUPCONWebField系列控制系統十年成功經驗的總結,吸收了近年來快速發展的微電子技術、通信技術,充分應用了最新高速網絡通信技術、信號處理技術、可靠的軟件平臺與軟件設計技術以及現場總線技術,采用了高性能微處理器和成熟的先進控制算法,全面提高了JX-300XP的功能和性能,能適應更廣泛更復雜的應用需求,成為全數字化、功能完善、結構靈活的開放式集散控制系統。

JX-300XP控制系統采用三層通信網絡結構,如圖1所示。

最上層為信息管理網,采用符合TCP/IP協議的以太網,連接了各個控制裝置的網橋以及企業內各類管理計算機,用于工廠級的信息傳送和管理,是實現全廠綜合管理的信息通道。

中間層為過程控制網,采用了雙高速冗余工業以太網SCnetⅡ作為其過程控制網絡,連接工程師站、操作站、控制站和通訊處理單元,通訊網絡采用星形或總線形拓撲結構,曼徹斯特編碼方式,遵循開放的TCP/IP協議和IEEE802.3標準,采用1:1熱冗余工業以太網,TCP/IP傳輸協議輔以實時網絡故障診斷功能,具有糾錯能力強、可靠性好、通信效率高的特點,真正實現了集散控制系統的開放性和互連性。

底層網絡為控制站內部網絡(SBUS),采用主控制卡指揮式令牌網,存儲轉發通信協議,是控制站各卡件之間進行信息交換的通道。SBUS總線分為兩層,第一層為雙重化總線SBUS-S2,它是系統的現場總線,位于控制站所管轄的I/O機籠之間,連接主控制卡和數據轉發卡,用于兩者的信息管理。第二層為SBUS-S1網絡,位于各I/O機籠內,連接了數據轉發卡和各塊I/O卡件,用于他們之間的信息交換。主控制卡通過SBUS網絡來管理分散于各個機籠的I/O卡件。

1-DCS在纖維過濾罐自動沖洗控制中的應用1261.png 

圖1JX-300XP系統網絡結構

3高效纖維過濾罐概述

高效纖維過濾罐是污水處理裝置污水脫鹽回用于鍋爐的預處理設備之一,回用污水首先經過高效纖維過濾罐降低濁度、懸浮物、有機物、膠體、鐵、錳等物質,濾罐出水進入生物活性碳吸收塔,靠活性碳過濾吸附其中的懸浮物、膠體物質、有機物、部分重金屬及其它少數無機物,并通過微生物作用降解COD、氨氮及磷等,使水質得到凈化,凈化后污水進入除硬一體化裝置,通過混合絮凝反應進一步去除污水中的Ca2+、Mg2+、有機物、重金屬離子及各類懸浮物,處理污水合格后供給動力車間超濾加反滲透雙膜裝置,經動力車間進一步處理后回用于鍋爐用水。

我廠污水回用系統中使用的GX型高效纖維過濾罐是一種性能先進的壓力式纖維過濾罐,它采用了一種新型的束狀軟填料——纖維作為過濾罐的濾元,其濾料直徑可達幾十微米甚至幾微米,并具有比表面積大,過濾阻力小等優點,解決了粒狀濾料的過濾精度受濾料粒徑限制等問題。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會和濾料的吸附能力,從而提高了過濾效率和截污容量,有效地去除水中的懸浮物,降低水中的濁度,并對水中的有機物、膠體、鐵、錳等有明顯的去除作用。

1-DCS在纖維過濾罐自動沖洗控制中的應用1809.png 

設備在運行時,水從上至下通過濾層,活動孔板向下運動,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,相應濾層空隙直徑和空隙逐漸縮小,實現了深層過濾。設備運行一段時間后,出水水質逐漸惡化至不能達到用水標準時,濾床進入失效狀態,此時需對纖維過濾罐進行清洗再生,此過程中,清洗水從下至上通過濾層,這時,活動孔板提升,使纖維拉開并處于放松狀態,即可用水方便的進行清洗。反洗過程由程序控制自動運行,既可以選擇每天定時反洗,也可在操作人員發現處理水質下降時隨時啟動。自動沖洗程序流程示意框圖如圖2所示。

4控制方案組態實現

根據控制方案需求,纖維過濾罐D1、D2、D3的定時沖洗時間分別設為每天的20點、15點與18點,如果在自動沖洗過程中將自動沖洗開關打到“手動”狀態,程序將停止運行,各閥位保持停止時的狀態。程序中需引入實時系統時間變量與定時器變量,實時系統時間獲取我們使用JX-300XPAdvanTrol-Pro系統語言編程軟件(SCLang)中的ST編程方式編寫讀取系統時間模塊來實現,我們將該模塊命名為“TIME”,并進行以下邏輯功能塊定義:

 0.01.jpg

定義后的“TIME”模塊可作為系統時間變量的接口在其他程序段落中引用,用于實現纖維過濾罐定時自動沖洗的功能。程序運行時的時間計時可以使用系統自帶的計時器來實現,SCControl系統資源為我們提供了3種計時器,分為100毫秒計時器、秒計時器和分計時器,每種計時器各256個,可在程序中直接調用,我們在本程序中采用秒計時器“timers[n](n=0~255)”作為程序運行計時器。

根據自動沖洗程序相關動作特點我們選用系統編程軟件中的LD編程方式編寫程序,通過常開/常閉觸點、置位/復位線圈、算術運算模塊(MOVE)、比較運算模塊(GE/EQ/LT)、邏輯運算模塊(AND)、計時器變量(timers[0])、系統時間模塊(TIME)、定時器模塊(TP/TON)的調用與鏈接,實現了纖維過濾罐自動沖洗程序的編制(如圖3所示)。

1-DCS在纖維過濾罐自動沖洗控制中的應用2868.png 

圖3纖維過濾罐自動沖洗程序

5總結

集散控制系統體現了集中管理、分散控制的理念,實現了控制系統的功能分散、危險分散,具有操作簡便、控制功能強和可靠性高等特點,已廣泛應用于工業裝置的生產控制和經營管理,在各類流程自動化領域取得了良好的應用效果。纖維過濾罐自動沖洗控制系統在我廠污水處理裝置成功實施后,提高了污水處理控制系統的自動化運行水平,降低了操作人員的工作強度,通過現場調試與實際運行,取得了良好的控制應用效果。

供稿:唐磊 中國石化股份公司濟南分公司

本文鏈接:http://www.xvmvq.club/tech/detail.aspx?id=38212

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