化工中水酸水實時管網(wǎng)平衡的設(shè)計與實踐

吉春山，周 韜，王凌岳,丁豐梅,白 艷,趙延鋼

(1.鎳鈷資源綜合利用國家重點實驗室，甘肅 金昌 737100;2.金川鎳鈷研究設(shè)計院，甘肅 金昌 737100;3.金川集團(tuán)股份有限公司，甘肅 金昌 737100)

0 引 言

中水酸水管網(wǎng)平衡管理是中水酸水(此處統(tǒng)稱酸性廢水)生產(chǎn)、污水處理、生產(chǎn)環(huán)保管理部門比較棘手的問題。在環(huán)保壓力日益加大的今天，做好生產(chǎn)任務(wù)和環(huán)保指標(biāo)的平衡顯得非常重要。某集團(tuán)公司二廠區(qū)化工中水酸水管網(wǎng)管理還停留在電話管理階段，存在生產(chǎn)信息比較分散、傳遞滯后的問題，不能對中水酸水產(chǎn)出端和凈化處理端的關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行及時掌控，沒有實現(xiàn)集中監(jiān)視，管網(wǎng)平衡沒有統(tǒng)一決策依據(jù)，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)任務(wù)和環(huán)保指標(biāo)的完成。

化工中水酸水產(chǎn)出量和接收量的主要信息來自多套不同的PLC和DCS系統(tǒng)。產(chǎn)出端涉及亞鈉、銅硫酸30萬53萬系統(tǒng)、鎳硫酸48萬70萬系統(tǒng)；接收端主要為污水站酸水應(yīng)急工序,其中亞鈉是浙江中控的DCS系統(tǒng)，硫酸采用的是和利時的DCS系統(tǒng)，污水站采用的是AB的PLC系統(tǒng)。

國際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集協(xié)議包括OPC(OLE for Process Control)、Modbus、IEC60870-101/102/103/104、DNP3、DLT645、BACnet等，本系統(tǒng)主要采用OPC數(shù)據(jù)采集協(xié)議。其中PLC系統(tǒng)自帶OPC Server授權(quán)，DCS系統(tǒng)需要安裝與調(diào)試OPC Server。

本文針對以上問題，設(shè)計一種中水酸水管網(wǎng)平衡實時監(jiān)視方法并進(jìn)行實踐應(yīng)用[1-2]。

1 關(guān)鍵參數(shù)實時數(shù)據(jù)采集

1.1 中水酸水實時數(shù)據(jù)采集的設(shè)計

實時監(jiān)視系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)模塊[3-4]、實時數(shù)據(jù)采集模塊、實時數(shù)據(jù)庫平臺模塊。數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)模塊采用雙網(wǎng)設(shè)計，包括工控網(wǎng)和數(shù)采網(wǎng)，對工控系統(tǒng)進(jìn)行有效隔離保護(hù)，專網(wǎng)專用。具體數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)如圖1所示。

圖1 中水酸水實時數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)Fig.1 Real-time data acquisition network of reclaimed water and acid water

1.2 中水酸水產(chǎn)出端重點參數(shù)采集

中水酸水產(chǎn)出端重點參數(shù)主要包括亞鈉、銅硫酸30萬53萬系統(tǒng)、鎳硫酸48萬70萬系統(tǒng)相關(guān)工藝的中水、酸水瞬時流量等。

1)在運行某公司的DCS軟件JX-300XD的亞鈉系統(tǒng)工控機(jī)上，用一種OPCSserver測試軟件Fsclient，連接OPCServer：SUPCON.AdvOPCServer.1， 亞鈉系統(tǒng)中水瞬時流量FI112、酸水瞬時流量FI111的值進(jìn)行測試，確保以上數(shù)值在Fsclient運行值和工控上運行的數(shù)值一致，然后打開某公司的數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)軟件OPC2TCP，進(jìn)行參數(shù)配置，運行該軟件。

2)分別在年產(chǎn)量為53萬t、30萬t、48萬t、70萬t硫酸系統(tǒng)工控機(jī)上，運行Fsclient測試中水、酸水的瞬時流量值，53萬t的FI7113,FISS204；30萬t的FI67105,FISS104；48萬t的FI191005,FI41003;70萬t的FI41001,FI4901；確保以上數(shù)值在Fsclient運行值和工控上運行的數(shù)值一致，按照1)中的方法對數(shù)據(jù)采集轉(zhuǎn)發(fā)軟件進(jìn)行類似配置，注意IPAddr和ProgID有所不同。

3)相關(guān)數(shù)據(jù)的實時數(shù)據(jù)庫端組態(tài)。

1.3 中水酸水接收處理端實時數(shù)據(jù)采集

實現(xiàn)中水酸水接收處理端酸水應(yīng)急工序的關(guān)鍵參數(shù)數(shù)據(jù)采集：

包括1#輸送泵電流值SSDL101，壓力值SSPT101，變頻SSHZI101；2#輸送泵電流值SSDL102，壓力值SSPT102，變頻SSHZI102；3#輸送泵電流值SSDL103，壓力值SSPT103，變頻SSHZI103；4#輸送泵電流值SSDL104，壓力值SSPT104，變頻SSHZI104。具體的數(shù)采網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)采集結(jié)果如圖2所示。

圖2 酸水應(yīng)急工序重點參數(shù)數(shù)據(jù)采集Fig.2 Data acquisition of key parameters in acid water emergency process

2 中酸水關(guān)鍵參數(shù)信息集成

基于OPC的實時數(shù)據(jù)采集，把不同工藝的分布式控制系統(tǒng)DCS和可編程邏輯控制器PLC數(shù)據(jù)進(jìn)行集成，本部分實現(xiàn)中水酸水產(chǎn)出和處理工序全流程畫面組態(tài)，主要包括如下3個步驟：

1)不同工藝的分布式控制系統(tǒng)DCS和可編程邏輯控制器PLC數(shù)據(jù)集成；

2)中水酸水產(chǎn)出和處理工序全流程畫面組態(tài)；

3)虛擬位號編程實現(xiàn)酸水中水平衡。

a)化工酸水總量VB組態(tài)

Sub sumacidwater

Dim tag1

dim tag2

dim tag3

dim tag4

dim tag5

Set tag1= AdvPlant.FindTag("FI111_SN")

Set tag2= AdvPlant.FindTag("FISS204_YL")

Set tag3= AdvPlant.FindTag("FISS104_YL")

Set tag4= AdvPlant.FindTag("FI41003_SL")

Set tag5= AdvPlant.FindTag("FI4901_SL")

Call tag1.Read

Call tag2.Read

Call tag3.Read

Call tag4.Read

Call tag5.Read

dim sumacidwater

Set sumacidwater= AdvPlant.FindTag("sumacidwater")

Call sumacidwater.Read

if tag1.value < 0 then

tag1.value =0

else

end if

if tag2.value < 0 then

tag2.value =0

else

end if

if tag3.value < 0 then

tag3.value =0

else

end if

if tag4.value < 0 then

tag4.value =0

else

end if

if tag5.value < 0 then

tag5.value =0

else

end if

sumacidwater.Value=tag1.value+tag2.value+tag3.value+tag4.value+tag5.value

sumacidwater.TimeStamp =Now

sumacidwater.Quality =192

Call sumacidwater.Write

Set sumacidwater=Nothing

End Sub

b)化工中水總量VB組態(tài)

Sub sumtest

Dim tag1

dim tag2

dim tag3

dim tag4

dim tag5

Set tag1= AdvPlant.FindTag("FI7113_YL")

Set tag2= AdvPlant.FindTag("FI67105_YL")

Set tag3= AdvPlant.FindTag("FT3901_SL")

Set tag4= AdvPlant.FindTag("FI41001_SL")

Set tag5= AdvPlant.FindTag("FI112_SN")

Call tag1.Read

Call tag2.Read

Call tag3.Read

Call tag4.Read

Call tag5.Read

dim sumtest

Set sumtest= AdvPlant.FindTag("sumtest")

Call sumtest.Read

if tag1.value < 0 then

tag1.value =0

else

end if

if tag2.value < 0 then

tag2.value =0

else

end if

if tag3.value < 0 then

tag3.value =0

else

end if

if tag4.value < 0 then

tag4.value =0

else

end if

if tag5.value < 0 then

tag5.value =0

else

end if

sumtest.Value=tag1.value+tag2.value+tag3.value+tag4.value+tag5.value

sumtest.TimeStamp =Now

sumtest.Quality =192

Call sumtest.Write

Set sumtest=Nothing

End Sub

3 Web發(fā)布實現(xiàn)管網(wǎng)監(jiān)視以及調(diào)度平衡

監(jiān)視畫面組態(tài)完成后，進(jìn)行Web發(fā)布，隨后相關(guān)用戶通過登錄管理網(wǎng)分配網(wǎng)址，可以實現(xiàn)實時監(jiān)視，通過瀏覽相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)中水酸水調(diào)度，達(dá)到產(chǎn)出接收端的管網(wǎng)平衡[5-6]。具體的發(fā)布流程如圖3、4所示。

圖3 酸水處理流程Fig.3 Flow chart of acid water treatment

圖4 酸性廢水處理系統(tǒng)Fig.4 Acid wastewater treatment system

4 結(jié) 論

1)設(shè)計了一套中水酸水?dāng)?shù)采互聯(lián)網(wǎng)，通過數(shù)采網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)了工控網(wǎng)和數(shù)據(jù)采集網(wǎng)的隔離保護(hù)，完成多套不同的PLC和DCS的數(shù)據(jù)采集；

2)實現(xiàn)了中水酸水產(chǎn)出和接收端信息的集成共享，解決了中水酸水的統(tǒng)一調(diào)度監(jiān)視問題等；

3)使用了數(shù)采平臺自帶的虛擬位號，進(jìn)行軟件開發(fā)，實現(xiàn)中水、酸水產(chǎn)出端總量的累計實現(xiàn)；

4)實現(xiàn)了整個中水酸水管網(wǎng)的調(diào)度平衡，進(jìn)而保證了生產(chǎn)任務(wù)和環(huán)保達(dá)標(biāo)。

5 結(jié) 語

本文設(shè)計了一種中水酸水管網(wǎng)平衡實時監(jiān)視方法，實現(xiàn)了不同平臺、基于PLC和DCS系統(tǒng)的參數(shù)實時數(shù)據(jù)采集并統(tǒng)一集成；實現(xiàn)中水酸水產(chǎn)出和處理工序全流程畫面組態(tài)；實現(xiàn)了信息共享，為中水酸水管網(wǎng)平衡提供了決策依據(jù)。生產(chǎn)調(diào)度人員通過把控產(chǎn)出和處理端的中水酸水流量以及處理端應(yīng)急池的液位進(jìn)行調(diào)度平衡。后期計劃在此基礎(chǔ)上，開發(fā)一套管網(wǎng)配套模型實現(xiàn)自動生產(chǎn)調(diào)配。