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DCS在纤维过滤罐自动冲洗控制中的应用

2019年11月13日 19:15:45 中国传动网

摘要:介绍了浙江中控JX-300XPDCS系统在污水处理装置纤维过滤罐自动冲洗控制中的应用,着重阐述了JX-300XP系统结构,研究了纤维过滤罐自动冲洗流程,根据实际需求设计了冲洗程序,并完成软件组态,较好满足了工艺生产的需求。

关键词:DCS;纤维过滤罐;自动冲洗;组态

1概述

集散控制系统(DCS)是采用标准化、模块化和系列化设计,由过程控制级、控制管理级和生产管理级组成的一个以通信网络为纽带的多级计算机网络控制系统,具有配置灵活、通用性强、组态方便、控制功能完善、数据处理迅速、人机界面友好、安装简单规范、调试方便、运行安全可靠等特点。它能够适应工业生产过程的各种需要,提高生产自动化和管理水平,提高劳动生产率与产品质量,降低能源和原材料消耗,保证安全生产,促进工业技术的发展。DCS系统在我国石油化工行业已得到较为广泛的应用,过去的大型石化项目主要采用美国Honeywell与日本横河电机公司的产品,近几年,国产DCS系统在此领域已取得较大业绩,浙江中控公司每年在化工领域的的项目已超过300套,并得到用户的广泛肯定。

2JX-300XP系统简介

JX-300XP系统是浙江中控SUPCONWebField系列控制系统十年成功经验的总结,吸收了近年来快速发展的微电子技术、通信技术,充分应用了最新高速网络通信技术、信号处理技术、可靠的软件平台与软件设计技术以及现场总线技术,采用了高性能微处理器和成熟的先进控制算法,全面提高了JX-300XP的功能和性能,能适应更广泛更复杂的应用需求,成为全数字化、功能完善、结构灵活的开放式集散控制系统。

JX-300XP控制系统采用三层通信网络结构,如图1所示。

最上层为信息管理网,采用符合TCP/IP协议的以太网,连接了各个控制装置的网桥以及企业内各类管理计算机,用于工厂级的信息传送和管理,是实现全厂综合管理的信息通道。

中间层为过程控制网,采用了双高速冗余工业以太网SCnetⅡ作为其过程控制网络,连接工程师站、操作站、控制站和通讯处理单元,通讯网络采用星形或总线形拓扑结构,曼彻斯特编码方式,遵循开放的TCP/IP协议和IEEE802.3标准,采用1:1热冗余工业以太网,TCP/IP传输协议辅以实时网络故障诊断功能,具有纠错能力强、可靠性好、通信效率高的特点,真正实现了集散控制系统的开放性和互连性。

底层网络为控制站内部网络(SBUS),采用主控制卡指挥式令牌网,存储转发通信协议,是控制站各卡件之间进行信息交换的通道。SBUS总线分为两层,第一层为双重化总线SBUS-S2,它是系统的现场总线,位于控制站所管辖的I/O机笼之间,连接主控制卡和数据转发卡,用于两者的信息管理。第二层为SBUS-S1网络,位于各I/O机笼内,连接了数据转发卡和各块I/O卡件,用于他们之间的信息交换。主控制卡通过SBUS网络来管理分散于各个机笼的I/O卡件。

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图1JX-300XP系统网络结构

3高效纤维过滤罐概述

高效纤维过滤罐是污水处理装置污水脱盐回用于锅炉的预处理设备之一,回用污水首先经过高效纤维过滤罐降低浊度、悬浮物、有机物、胶体、铁、锰等物质,滤罐出水进入生物活性碳吸收塔,靠活性碳过滤吸附其中的悬浮物、胶体物质、有机物、部分重金属及其它少数无机物,并通过微生物作用降解COD、氨氮及磷等,使水质得到净化,净化后污水进入除硬一体化装置,通过混合絮凝反应进一步去除污水中的Ca2+、Mg2+、有机物、重金属离子及各类悬浮物,处理污水合格后供给动力车间超滤加反渗透双膜装置,经动力车间进一步处理后回用于锅炉用水。

我厂污水回用系统中使用的GX型高效纤维过滤罐是一种性能先进的压力式纤维过滤罐,它采用了一种新型的束状软填料——纤维作为过滤罐的滤元,其滤料直径可达几十微米甚至几微米,并具有比表面积大,过滤阻力小等优点,解决了粒状滤料的过滤精度受滤料粒径限制等问题。微小的滤料直径,极大地增加了滤料比表面积和表面自由能,增加了水中颗粒与滤料的接触机会和滤料的吸附能力,从而提高了过滤效率和截污容量,有效地去除水中的悬浮物,降低水中的浊度,并对水中的有机物、胶体、铁、锰等有明显的去除作用。

1-DCS在纤维过滤罐自动冲洗控制中的应用1809.png 

设备在运行时,水从上至下通过滤层,活动孔板向下运动,纤维被加压后,密度逐渐增大,使滤层沿水流方向的截面逐渐缩小,相应滤层空隙直径和空隙逐渐缩小,实现了深层过滤。设备运行一段时间后,出水水质逐渐恶化至不能达到用水标准时,滤床进入失效状态,此时需对纤维过滤罐进行清洗再生,此过程中,清洗水从下至上通过滤层,这时,活动孔板提升,使纤维拉开并处于放松状态,即可用水方便的进行清洗。反洗过程由程序控制自动运行,既可以选择每天定时反洗,也可在操作人员发现处理水质下降时随时启动。自动冲洗程序流程示意框图如图2所示。

4控制方案组态实现

根据控制方案需求,纤维过滤罐D1、D2、D3的定时冲洗时间分别设为每天的20点、15点与18点,如果在自动冲洗过程中将自动冲洗开关打到“手动”状态,程序将停止运行,各阀位保持停止时的状态。程序中需引入实时系统时间变量与定时器变量,实时系统时间获取我们使用JX-300XPAdvanTrol-Pro系统语言编程软件(SCLang)中的ST编程方式编写读取系统时间模块来实现,我们将该模块命名为“TIME”,并进行以下逻辑功能块定义:

 0.01.jpg

定义后的“TIME”模块可作为系统时间变量的接口在其他程序段落中引用,用于实现纤维过滤罐定时自动冲洗的功能。程序运行时的时间计时可以使用系统自带的计时器来实现,SCControl系统资源为我们提供了3种计时器,分为100毫秒计时器、秒计时器和分计时器,每种计时器各256个,可在程序中直接调用,我们在本程序中采用秒计时器“timers[n](n=0~255)”作为程序运行计时器。

根据自动冲洗程序相关动作特点我们选用系统编程软件中的LD编程方式编写程序,通过常开/常闭触点、置位/复位线圈、算术运算模块(MOVE)、比较运算模块(GE/EQ/LT)、逻辑运算模块(AND)、计时器变量(timers[0])、系统时间模块(TIME)、定时器模块(TP/TON)的调用与链接,实现了纤维过滤罐自动冲洗程序的编制(如图3所示)。

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图3纤维过滤罐自动冲洗程序

5总结

集散控制系统体现了集中管理、分散控制的理念,实现了控制系统的功能分散、危险分散,具有操作简便、控制功能强和可靠性高等特点,已广泛应用于工业装置的生产控制和经营管理,在各类流程自动化领域取得了良好的应用效果。纤维过滤罐自动冲洗控制系统在我厂污水处理装置成功实施后,提高了污水处理控制系统的自动化运行水平,降低了操作人员的工作强度,通过现场调试与实际运行,取得了良好的控制应用效果。

供稿:唐磊 中国石化股份公司济南分公司

本文链接:https://www.chuandong.com/tech/detail.aspx?id=38212

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