一 系統(tǒng)概述

　　隨著經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市化步伐速度也日益加快,，城市生活垃圾和工業(yè)垃圾處理問題正變得 日益突出,。每年全國城市垃圾清運(yùn)量達(dá)數(shù)億噸,，在各大城市中,，垃圾包圍城市的現(xiàn)象非常普遍。垃圾已對大氣環(huán)境及地表和地下水及江河,、湖泊等造成了嚴(yán)重污染,，生態(tài)環(huán)境正在遭到嚴(yán)重破壞。因此,，結(jié)合城市具體情況,，對垃圾的處理技術(shù)和處理系統(tǒng)及其控制策略等相關(guān)問題進(jìn)行探討，找出處理效果好,、經(jīng)濟(jì)上可行的處理方案已成為目前城市垃圾處理問題研究的熱點(diǎn)之一,。

　　焚燒處理垃圾的主要優(yōu)點(diǎn)是垃圾減量最大，無害化比較徹底,。如焚燒垃圾發(fā)電是現(xiàn)有垃圾處理方法中占地較小,，效果較好的方法。另外,，建立垃圾焚燒發(fā)電廠,，可解決垃圾滲瀝液引起的污染地下水問題，垃圾焚燒后的廢渣進(jìn)入制磚廠,，既減少了對環(huán)境的污染,，還可產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。城市生活垃圾,、工業(yè)垃圾,、淤泥和廢橡膠輪胎等垃圾焚燒處理技術(shù)，利用垃圾焚燒的余熱發(fā)電,，變廢為寶,，將是今后環(huán)保技術(shù)的一個重要發(fā)展方向,。

　　垃圾焚燒工作原理：垃圾經(jīng)自動給料單元送入焚燒爐的干燥床干燥，然后送入爐排,，爐排在脈沖空氣動力裝置的推動下拋動垃圾,，垃圾與爐排片上的均勻氣孔噴出的助燃空氣混合燃燒，燃燒產(chǎn)生的熱量進(jìn)入余熱鍋爐,，將鍋爐給水加熱到壓力約4Mpa,，溫度400℃左右的蒸汽,，再推動汽機(jī)發(fā)電機(jī)組發(fā)電,。由主燃燒室揮發(fā)和裂解出來的煙氣進(jìn)入第二、三級燃燒室,，進(jìn)行進(jìn)一步燃燒,，使煙氣的溫度高達(dá)1000℃，煙氣在此稍作停留,，使有毒煙氣迅速分解,，后經(jīng)煙氣處理設(shè)備和除塵設(shè)備處理合格后排入大氣。

　　垃圾焚燒發(fā)電廠主要技術(shù)參數(shù)：焚化爐鍋爐2 臺,，垃圾處理量350t/天,，蒸汽量 35t/h，過熱汽壓4.0Mpa,，過熱汽溫400℃,，爐膛溫度980℃，給水溫度145℃ ,。

　　汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組一套,，主蒸汽壓力3.9Mpa，主蒸汽溫度390℃,，發(fā)電功率12MW,。

　　二 系統(tǒng)要求

　　1. 提供完善的垃圾焚燒、余熱發(fā)電DCS 控制系統(tǒng);

　　2. 控制系統(tǒng)采用全冗余配置,，保證系統(tǒng)高效,、可靠、安全;

　　3. 監(jiān)控功能友好易用,，漢化操作界面;

　　4. 提供方便易學(xué)的功能組態(tài),，和專用功能塊和圖庫，方便系統(tǒng)功能擴(kuò)展或修改,。

　　三 系統(tǒng)配置與功能實現(xiàn)

　　該控制系統(tǒng)采用西門子最先進(jìn)的過程控制系統(tǒng)PCS7 和Profibus-DP 現(xiàn)場總線技術(shù),，控制系統(tǒng)不僅要承擔(dān)起全廠的生產(chǎn)過程控制，還要根據(jù)垃圾成分的變化快速調(diào)整控制程序,，以保證焚燒工藝的安全性,，使其不再產(chǎn)生二次污染,。Profibus-DP 總線的通訊速率可達(dá)12Mbps，S7-414H 雙機(jī)熱備系統(tǒng)和ET200M 分布式I/O 組成的Profibus-DP 總線網(wǎng)構(gòu)成切換結(jié)構(gòu),，實現(xiàn)故障時的無擾自動切換,。上位機(jī)采用WinCC V6.0 組態(tài)軟件進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)。該廠的垃圾焚燒工藝引進(jìn)加拿大RICHWAY 公司專利技術(shù),，采用四級脈沖爐排,，各項指標(biāo)均達(dá)到國際環(huán)保要求。

　　控制系統(tǒng)提供的主要回路控制功能有：爐膛壓力控制,、干燥爐排溫度控制,、再循環(huán)煙氣溫度控制、鍋爐汽包水位控制,、過熱蒸汽溫度控制,、熱井水位控制、除氧器水位控制,。



　　1.操作員站(OS 站)和工程師站(ES 站)

　　DCS 系統(tǒng)配置4 套獨(dú)立的操作員站(OS 站),，其中兩臺焚燒爐配兩個OS 站，汽機(jī)和輔機(jī)控制配兩個OS 站,。每套OS 均采用成熟,、可靠的DELL 商用計算機(jī)。OS 站為操作員提供圖形,、列表,、操作、歷史數(shù)據(jù)再現(xiàn)等,，可在打印機(jī)上輸出,。運(yùn)行Windows 2000 多任務(wù)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)下的PCS7 OS 站應(yīng)用軟件。所有OS 站均為全能值班配置,，圖像,、操作、數(shù)據(jù)一致,，實現(xiàn)機(jī),、爐、電的運(yùn)行操作,。

　　系統(tǒng)配置1 套工程師站(ES 站),，采用成熟、可靠的DELL 商用電腦,。ES站主要完成實時數(shù)據(jù)庫,、控制塊、圖形、趨勢,、報表等系統(tǒng)數(shù)據(jù)的生成和下裝,，完成對系統(tǒng)的詳細(xì)自診斷和系統(tǒng)數(shù)據(jù)的列表和后備。運(yùn)行Windows 2000多任務(wù)網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)下的PCS7 ES站應(yīng)用軟件,。

　　可由專業(yè)人員通過工程師站對系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài),、維護(hù)。專業(yè)工程師在授權(quán)的情況下,，可以在現(xiàn)場對系統(tǒng)進(jìn)行在線或離線修改,。同時，所有運(yùn)行情況和控制邏輯均可在工程師站上查看,，增加了用戶對系統(tǒng)掌握的程度,，以及系統(tǒng)軟件、硬件的透明度,。當(dāng)不需組態(tài)時,，可運(yùn)行與操作員站完全相同的軟件,。整個系統(tǒng)配置2 臺網(wǎng)絡(luò)打印機(jī),，用于記錄打印和CRT 圖象拷貝。打印機(jī)選用DELL 網(wǎng)絡(luò)打印機(jī),。

　　2.冗余的CPU414H 中央控制單元

　　本自控系統(tǒng)現(xiàn)場控制站的中央控制器采用冗余設(shè)計,，它由2 套AS-400 型中央控制器組成。它們預(yù)裝有冗余軟件,，并通過一個通訊接口實現(xiàn)相互連接,。在系統(tǒng)正常的運(yùn)行中，當(dāng)某個中央控制器出現(xiàn)故障時,，另一個中央控制器能自動接管所有的工作,，保證了系統(tǒng)繼續(xù)正常運(yùn)行。因此系統(tǒng)現(xiàn)場控制站的AS-400 中央控制器具有很好的冗余性能,。AS 的中央處理器采用S7-400 系列工業(yè)控制器中S-414 以上的CPU,，專為過程控制應(yīng)用設(shè)計，CPU 芯片的底層程序采用類PASCAL語言編寫,，為CFC,SFC等過程控制語言提供

　　平臺,。中央控制器中預(yù)裝有冗余軟件，用戶在組態(tài)時可完全忽略其冗余特性,，象對非冗余系統(tǒng)組態(tài)一樣只需輸入用戶程序,。

　　3.遠(yuǎn)程I/O 站

　　每個分布式I/O 站的有源背板總線上插有2 個IM153-2 通訊接口模塊 ，分別通過2 條獨(dú)立的PROFIBUS-DP 現(xiàn)場總線與AS-400 中央控制站進(jìn)行實時通信,。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中,，當(dāng)其中某一個IM153-2 通訊接口模塊發(fā)生故障時， 系統(tǒng)能自動地切換到另一個IM153-2 通訊接口模塊，并可帶電熱插拔更換故障的通訊接口模塊,，不會影響系統(tǒng)正常運(yùn)行,。

4.冗余的通訊網(wǎng)絡(luò)

　　CP443-1作為標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)以太網(wǎng)連接裝置，在物理層上采用高防護(hù)等級的通訊線纜,，工業(yè)以太網(wǎng)的卡件上帶有CPU可以獨(dú)立處理通訊信號,。高速工業(yè)以太網(wǎng)是在工業(yè)以太網(wǎng)的通訊協(xié)議的基礎(chǔ)上，將通訊速率提高到了100M/s,。SIMATIC NET 中的高速以太網(wǎng)采用了全雙工并行(FDX)通訊模式,，這種模式允許站點(diǎn)同時發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通訊速率可提高一倍,。SIMATIC NET 在高速以太網(wǎng)上還采用了交換技術(shù),，利用交換機(jī)模塊將整個網(wǎng)段分成若干子網(wǎng)，每個子網(wǎng)都可以獨(dú)立地形成一個數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)段,，可以大大地提高通訊效率,。普通以太網(wǎng)上由于網(wǎng)段上數(shù)據(jù)通訊阻塞的存在，使得網(wǎng)絡(luò)上實際通訊技術(shù)只有40%,，采用了全雙工并行通訊技術(shù)和交換技術(shù)后,，使得網(wǎng)絡(luò)的通訊能力得以充分地利用。

　　5.主要監(jiān)控功能描述：

　　(1) 工藝流程顯示：依據(jù)系統(tǒng)工藝控制過程以流程圖形式表現(xiàn)工藝流程圖;

　　(2) 順序控制操作指導(dǎo)：在PCS7 中提供SFC 順序功能圖,，以圖形方式監(jiān)控順序控制過程;

　　(3) 系統(tǒng)控制和設(shè)定功能：控制系統(tǒng)提供豐富的回路控制監(jiān)控庫,，可以對回路控制和參數(shù)設(shè)定進(jìn)行集中顯示、集中監(jiān)控;

　　(4) 趨勢顯示：以實時趨勢和歷史趨勢方式顯示重要過程參數(shù)的變化趨勢;

　　(5) 報警記錄與顯示

　　(6) 報表管理：提供日報,、月報打印功能,，可提供定時打印、事件驅(qū)動打印,、召喚打印等;

　　(7) 用戶級別管理：為了保證系統(tǒng)的安全操作,，系統(tǒng)提供多級用戶權(quán)限管理，不同權(quán)限的用戶對應(yīng)不同的操作范圍,。



　　四 使用效果

　　分析該DCS 系統(tǒng)經(jīng)長期運(yùn)行證明,，各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平，主要表現(xiàn)如下：

　　(1) 燃燒效率高：垃圾在爐排上與空氣混合均勻燃燒充分,，垃圾燃盡率高;

　　(2) 處理垃圾范圍廣泛 ：由于設(shè)計了根據(jù)不同垃圾類型而調(diào)整的控制策略,，垃圾處理范圍大大提高，能夠處理工業(yè)垃圾,、生活垃圾,、廢棄橡膠輪胎等;

　　(3) 運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低 ：由于自動控制水平高，運(yùn)行人員少,，定檢和不定期檢修費(fèi)用低,，降低了維護(hù)費(fèi)用;

　　(4) 可靠性高 ：經(jīng)過長期運(yùn)行表明，控制系統(tǒng)故障率非常低，系統(tǒng)可用率可達(dá)99.9%以上,，滿足設(shè)計要求;

　　五：總結(jié)

　　此上使用了UniMAT UN300系列產(chǎn)品的模塊,，在冗余系統(tǒng)中良好性能要求使工作更加穩(wěn)定，大大提高生產(chǎn)線效率,。