DCS系统在污水处理装置自动化控制中的应用研究

雷瑶瑶

（新疆天业汇合新材料有限公司，新疆石河子 832000)

DCS在国内的自控行业中被称集散控制系统，是集中形式控制系统的一种计算机类型的控制系统，是互联网与科技相结合的产物，在集中形式控制系统的基础上延伸发展而来，并且运 用规范化、模块化、系列化的设计手段，对相关枢纽进行科学、合理的配置，从而实现在工业生产中被人们普遍运用，不仅有效 提升了自动化控制水平及管理能力，还促进了企业的稳定发展。

1 DCS系统概述

1.1 DCS系统含义

DCS是分布式控制系统的英文缩写（Distributed Control System），又被称为集散控制系统，是控制技术、计算机技术、通信技术及图形显示等相结合的产物，运用计算机技术的形式对生产过程进行监管、操作等分散形式的计算机控制系统。

1.2 DCS系统特点

第一，可靠性。其系统能在多台计算机设备进行分布，运用相应的容错设计为系统提供控制功能，一台计算机如出现异常运行，控制系统中的其他功能依然会正常运行不受干扰。

第二，开放性。由于DCS系统运用规范化及模块化方式进行设计，在局域网络中将数据信息有效传递，如需将系统功能进行扩展，直接进行系统通信网络添加，会对其他计算机的运行产生影响。

第三，灵活性。该系统可结合不同过程应用对象通过相应的组态软件执行软件或硬件的配置工作，使系统的配置任务便捷化、灵活化[1]。

第四，可维护性。多数DCS系统功能相对简便化，在运行中的维护也比较简单，是较小或更小的微型计算机，因此，在出现异常的情况下，只需进行更换，且不会对系统的功能造成影响。

2 污水处理概述

基于我国社会经济深入发展的背景下，我国现代化工业的发展也在突飞猛进，各大企业在良好稳定发展的同时，所带来的污水量也随之增高，科学合理地处理污水是企业在发展过程中的首要任务。在工业生产过程中，对产生的污水进行处理是每个企业稳定、持续发展的必要基础，污水处理的内容主要为：①一级处理。运用物理、化学方式将产生的污水中对二级处理具有影响的物质清除，为二级处理的质量奠定基础。②二级处理。在对污水的一级处理工作完成后，运用生物方式进行污水二级处理工作，主要清除污水中存在的植物性营养成分、胶体状及溶解有机物，将其中复杂的有机物氧化后进行分解形成简单的物质，这一过称为二级处理。③深度处理。在工业生产中产生的污水经过一级、二级处理后，污水水质已经有了较好的改善，在进行最后一步的深度处理，让污水的水质彻底达到国家相关排放标准。

3 污水处理装置自动化控制中应用DCS系统的具体分析

3.1 系统结构

将整个企业的中心监控层在中央控制室内创建整套一系列的过程数据站，并运用二次监测和分配模式，进行模拟图形的效果显示、同时对数据的实时检测，创建标准目标参数的控制。结合具有独特性质及优化的程序设置、报告信息记录、实际操作记录、趋势曲线绘制、表格的创建，为有效实现部分改进控制和调整优化模拟屏幕数据信息，同时收集站内的脉冲量度及模拟信号，并在中央控制室的 PDS 系统中应用数据总线，接受中央控制室 PDS 系统发出的控制命令[2]。

3.2 系统设计

在确保满足污水处理装置自动化控制系统需求的前提下，DCS控制系统中进行两个控制站的配备，控制功能站和通信功能站，三个操作人员站。

（1）控制站配置。该控制站的本质作用就是JX-300XPDCS系统中实现对过程控制的主要设备，并由四方面构成，具体为：I/O 卡件、供电单元、数据信息转发卡和主控制卡，其中主控制卡是重要构成部分，因此，主控制卡的安装是关键环节，往往在机架类型控制器的专用卡槽中进行安装。

（2）操作员站配置。在JX-300XP 系统中操作员站由多个硬件所构成，主要包括：工业PC机、彩色显示设备、键盘鼠标、SCnet 网卡及专项操作员键盘等。在对污水处理工作的过程中，根据控制的范围进行安装设备，一台打印机和三个操作员站，每个操作员站都可对系统中的所有工作流程的画面进行浏览，还可以根据相关数据信息进行参数调整，并实现对整个系统的监控操作等相关功能。

3.3 控制方式

（1）预处理系统。在鼓风机房的分空室内具有分控站，其主要作用是对预处理工作进行实时监控，例如，预处理工序的设备运行状况、及时采集工作现场仪表液位、进水量及污水的pH等实时数据。设施控制手段主要有以下两点：

①运用格栅的控制方式。在预处理工序中存在两道格栅设施，其主要目的就是将污水中各种类型的漂浮物进行分离。利用液位差对格栅前后的液位进行计量，有效实现了PLC 监控系统对液位差值设定后，将格栅结合液位差数据进行启动，以避免液位系统运行异常，导致与格栅缠绕而受到时间的限制。

②运用进水泵的控制方式。在进水泵机房中共设定了四台潜污泵设备，三台正常运行，一台作为备用，其中一台潜污泵具有变频调速的功能。泵池液位计测量的水位为PLC 监控系统提供了重要的依据，主要目的是对变频水泵设备的转速与水泵运行的设备数量进行自动化监控，确保泵池水位处于静止状态。监控系统结合每台水泵的运行时间和运行中所交付行驶的次数，并轮换运行水泵设备，实现其使用年限的最大化。

（2）生化处理系统。PLC监控系统分控站主要在企业的中央配电控制室内，其主要作用是对污水进行生化处理并实时监控设备的运行、采集现场仪表的氧化沟MLSS（混合液悬浮固体浓度）、ORP（氧化还原电位）与DO，污泥泵房的pH、MLSS（混合液悬浮固体浓度）等实时状态下生产的数据与中心配电的电气参数，无功电能和有功电能、有功功率和无功功率，电流和电压等相关参数。

在氧化沟中设定八台表曝机设备，其有四台具备变频调速功能，针对计算机中所设置的溶氧值的控制范围，运用中央控制室上位进行语言监控。PLC监控系统根据溶氧仪测得的DO为依据，并利用调节表曝机的设备运转速度实现对充氧量的实时控制，从而促进微生物的生长速度，有效实现了微胶团组织的构建[5]。

4 结束语

总而言之，与传统形式的 PLC 控制方式相比DCS控制系统实现了自动化的控制功能，其优势主要表现在对工程的实施便捷，编程工作量小，系统软件和硬件的模块也相对较少，并有效利用了一体化的整合手段。在对污水的处理过程中，结合对DCS系统的深入分析，并结合污水处理的工艺流程，对污水处理系统装置进行优化更新，在污水处理中运用DCS系统，不仅显著提升了污水处理控制系统的自动化及一体化，还对PLC系统实了现实时监控。