摘要： 三門核電預處理水廠工程控制系統(tǒng)采用PLC+DCS控制方式，全部主工藝實現(xiàn)自動控制，是目前國內比較先進的預處理水廠。 關鍵詞：控制系統(tǒng)，PLC, DCS,MACS，S7300 　　 1. 預處理水廠工藝簡介 1.1 預處理水廠主要工藝以及主要參數(shù) 　　• 水源－－ 由兩根DN600的輸水管線從羅岙水庫輸送至水廠 　　• 設計出力－－2.5萬m3/d 　　• 水質－－出水濁度≤1NTU；出水余氯：生活用水和廠用水余氯＜1.5mg/l；除鹽水原水＜ 0.5mg/l 　　• 預處理工藝－－機械攪拌澄清池＋氣水反沖洗均粒濾料濾池，并考慮污泥處理。 　　• 加藥－－聚合氯化鋁＋次氯酸鈉消毒 　　凈水工藝流程采用澄清、過濾二級處理。 　　 1.2預處理水廠主要構筑物 　　主要構筑物有：配水井、機械攪拌澄清池、均質濾料濾池、生活水清水池、化學原水清水池、二級泵房及高變配間、加藥間、廢水池、污泥池、污泥平衡池、污泥處置間以及其它附屬配套設施。 　　 1.3預處理水廠工程方案 　　本工程的方案為： 　　1）.藥劑混合采用管道混合器的方式； 　　2）.絮凝沉淀采用機械攪拌澄清池的方式； 　　3）.過濾采用氣水反沖均粒濾料濾池的方式； 　　4）.消毒采用次氯酸鈉消毒的方式； 　　5）.污泥脫水采用離心脫水機的方式。 　　 2.預處理水廠控制系統(tǒng)介紹 2.1預處理水廠控制系統(tǒng)的用途和功能 　　預處理水廠控制系統(tǒng)對水廠所有的儀表參數(shù)、電氣設備狀態(tài)等在水廠中央控制室LCD上集中進行監(jiān)視，并對系統(tǒng)中的閥門、泵等設備進行自動或手動控制，以滿足工藝的測量及控制要求。 　　水廠工藝系統(tǒng)中加礬系統(tǒng)、加氯系統(tǒng)、污泥處理系統(tǒng)及濾池系統(tǒng)四個子系統(tǒng)都自帶PLC控制器控制。在全廠儀控系統(tǒng)中這四個PLC控制器作為控制子站。操作員在水廠中央控制室中能監(jiān)視或控制這四個子系統(tǒng)外所有的工藝設備，并能通過這四個PLC控制子站對這四個系統(tǒng)的工藝設備進行監(jiān)視和控制。同時中央控制室能調用這四個PLC子站中的程序，完成參數(shù)的重新設置等功能。這就要求本DCS控制系統(tǒng)要與這四個PLC子站遵循相同的通訊協(xié)議，由于本項目所有工藝子系統(tǒng)PLC均采用西門子PLC S7300,所以與和利時MACSV DCS采用PROFIBUS 通訊協(xié)議，從而保證本系統(tǒng)能與工藝設備自帶的PLC進行通訊。 [align=center] 圖1 控制系統(tǒng)設備配置示意圖[/align] 　　 2.2預處理水廠控制系統(tǒng)結構以及層次劃分 2.2.1預處理水廠控制系統(tǒng)結構 　　a） 水廠儀表控制系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集、參數(shù)監(jiān)測功能、調節(jié)閥控制功能、設備自動、手動控制功能（包括PID控制、聯(lián)鎖邏輯等等），以滿足各種運行工況的要求，確保工藝設備安全、高效運行。 　　b） 系統(tǒng)由遠程I/O機柜、控制機柜、工藝設備自帶的PLC子站和人機接口組成。遠程I/O機柜、控制機柜和工藝設備自帶的PLC子站完成現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、控制和管理，同時這些設備通過通訊網(wǎng)絡連接并與控制室上位機進行通訊。控制室上位機利用人機界面圖形控制軟件進行人機交互，實現(xiàn)整個DCS控制系統(tǒng)的控制、協(xié)調和管理。系統(tǒng)易于組態(tài)（圖形化、模塊化），易于使用，易于擴展。系統(tǒng)配置冗余的網(wǎng)絡結構，任一路網(wǎng)絡故障，不會影響系統(tǒng)的正常運行。 　　c） 系統(tǒng)采用合適的冗余配置和診斷至模件級的自診斷功能，使其具有高度的可靠性。系統(tǒng)內任一組件發(fā)生故障均不影響整個系統(tǒng)的工作。 　　d） 系統(tǒng)的參數(shù)、報警和自診斷功能高度集中在顯示器上顯示和在打印機上打印，按功能分散和物理分散的原則進行。 　　e） 計算機系統(tǒng)的操作界面和組態(tài)界面均采用中文。 2.2.2控制系統(tǒng)分層： 　　控制系統(tǒng)分為3層： 　　0層：現(xiàn)場一次儀表（溫度，壓力，流量，液位），分析機柜（余氯，PH，濁度），電動執(zhí)行機構（泵，閥門，鼓風機，機械攪拌器，刮泥機，污泥脫水離心機，液位開關） 　　1層：PLC （加氯，加礬，污泥，濾池），DCS機柜（801-1CP，801-2CP，802CP）生產水泵變頻柜（2個，每兩臺生產水泵一臺變頻柜） 　　2層：操作員站1個，工程師站一個 　　 2.3 由PLC實現(xiàn)的工藝子系統(tǒng)簡介 　　PLC采用西門子S7300系統(tǒng)，主工藝相關的控制全部由西門子S7300系列PLC完成，能夠根據(jù)水處理工藝運行要求，自動控制單元設備的運行，同時通過現(xiàn)場儀表采集水位、壓力、余氯、濁度、pH值、流量等生產實時數(shù)據(jù)，PLC控制器對采集的數(shù)據(jù)進行分析，通過PLC控制器的自動控制，實現(xiàn)自動加礬加氯，實現(xiàn)氣水反沖濾池的自動沖洗。當超過設定報警值時，發(fā)出報警信號，提醒操作人員注意。4個PLC采用PROFIBUS-DP方式與DCS進行通訊，在DCS側操作員站作為上位機對PLC各子系統(tǒng)（加氯，加礬，濾池，機械攪拌，污泥脫水共5個）進行監(jiān)控，在通訊中斷的狀態(tài)下，由PLC獨立完成對主工藝的自動控制。 　　 2.4 DCS控制系統(tǒng)介紹 2.4.1 MACS系列DCS簡介 　　HOLLiAS—MACS系統(tǒng)是和利時公司在成功地開發(fā)并應用了HS-DCS-1000系統(tǒng)和HS2000系統(tǒng)之后，在系統(tǒng)地總結了各行業(yè)用戶的意見和建議，充分調查了計算機技術、網(wǎng)絡技術、應用軟件技術、信號處理技術等最新發(fā)展動態(tài)的情況下，基于當今最先進的技術 ，采用成熟的先進控制算法，推出了的第四代DCS系統(tǒng)。在國內處于領先地位，已經(jīng)成功應用于電力，石化等大型控制系統(tǒng)。 　　MACS系統(tǒng)是由以太網(wǎng)和使用現(xiàn)場總線技術的控制網(wǎng)絡連接的各工程師站、操作員站、現(xiàn)場控制站、通訊控制站、數(shù)據(jù)服務器組成的綜合自動化系統(tǒng)，完成大型、中型分布式控制系統(tǒng)（DCS）、大型數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)（SCADA）功能。 　　MACS系統(tǒng)硬件由工程師站、操作站、現(xiàn)場控制站（包括主控單元設備和I/O單元設備）、通訊控制站、系統(tǒng)服務器、系統(tǒng)網(wǎng)絡、監(jiān)控網(wǎng)絡、控制網(wǎng)絡等組成。 　　MACS系統(tǒng)軟件包括：工程師站組態(tài)軟件；操作員站在線軟件；現(xiàn)場控制器運行軟件；服務器軟件等。 　　　 [align=center] 圖2 MACS 系統(tǒng)結構[/align] 2.4.2 DCS主要設備以及功能 　　工程師站 　　工程師站運行相應的組態(tài)管理程序，對整個系統(tǒng)進行集中控制和管理。工程師站主要有以下功能： 　　組態(tài)（包括系統(tǒng)硬件設備、數(shù)據(jù)庫、控制算法、圖形、報表）和相關系統(tǒng)參數(shù)的設置。現(xiàn)場控制站的下裝和在線調試，服務器、操作員站的下裝。在工程師站上運行操作員站實時監(jiān)控程序后，可以把工程師站作為操作員站使用。 　　操作員站 　　操作員站運行相應的實時監(jiān)控程序，對整個系統(tǒng)進行監(jiān)視和控制。操作員站主要完成以下功能： 　　各種監(jiān)視信息的顯示、查詢和打印，主要有工藝流程圖顯示、趨勢顯示、參數(shù)列表顯示、報警監(jiān)視、日志查詢、系統(tǒng)設備監(jiān)視等。通過鍵盤、鼠標或觸摸屏等人機設備，通過命令和參數(shù)的修改，實現(xiàn)對系統(tǒng)的人工干預，如在線參數(shù)修改、控制調節(jié)等。 　　服務站 　　服務站運行相應的管理程序，對整個系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)進行管理。 　　現(xiàn)場控制站 　　現(xiàn)場控制站運行相應的實時控制程序，對現(xiàn)場進行控制和管理。現(xiàn)場控制站主要運行工程師站所下裝的控制程序，進行工程單位變換、數(shù)據(jù)采集和控制輸出、控制運算等。 　　監(jiān)控網(wǎng)絡MNET 　　冗余高速以太網(wǎng)鏈路 　　使用五類屏蔽雙絞線或光纖將各個通訊節(jié)點連接到中心交換機上 　　節(jié)點有工程師站、操作員站、服務站 　　采用TCP/IP通訊協(xié)議 　　系統(tǒng)網(wǎng)絡SNET 　　冗余高速工業(yè)以太網(wǎng) 　　采用HSIE 通訊協(xié)議 　　使用五類屏蔽雙絞線或光纖將各個通訊節(jié)點連接到中心交換機上 　　節(jié)點有服務站、現(xiàn)場控制站 　　控制網(wǎng)絡CNET 　　位于現(xiàn)場控制站內部 　　Profibus-DP現(xiàn)場總線 　　采用帶屏蔽的雙絞銅線連接 　　節(jié)點主要有DP主站（主控單元中的FB121模件）和DP從站（智能I/O單元） 　　完成實時輸入/輸出數(shù)據(jù)和從站設備診斷信息的傳送 　　站地址為0-125 　　 3.結束語 三門核電預處理水廠項目是三門核電第一個工程配套項目，在百萬千瓦級核電配套工程中大膽采用具有自主知識產權的國產DCS系統(tǒng)做為控制系統(tǒng)是具有重要意義的。