1概述
改造前的化学水处理程控系统为两套系统。两套系统配有3台工控计算机(简称上位机)，其中1台用作系统网关，直接连接到服务器(简称工程师站)，并且3台工控计算机具有同时操作的功能。
2 DCS改造前控制系统存在的问题
系统不断扩容导致上位机系统的计算出现盲点，影响了数据的读取，存在读不到或者读不全的情况，致使执行命令出现迟滞或者不执行的现象，严重影响了现场设备的安全运行。在两套PLC的程控操作系统投入运行以后，下位机在没有进行扩容改造的情况下，又相继将两套凝水回收系统并入至PLC程控系统，再将废酸废碱液分流排放系统并入至PLC程控系统，使系统点数的余量配置完毕，系统进入到超负荷运行的状况。由于数据传输的超负荷，会出现数据遗漏造成传输拥堵，使电脑死机，主要产生以下两种危害:①严重影响操作员站的正常运行工作，包括工程师站只有3个操作员站的情况下要控制12台阳床、12台阴床、10台混床以及相应的配套设施，在1台操作员站死机的情况下操作任务会比较繁重，造成操作员站不够使用;②每次上位机系统的恢复使软接点的数据重新扫描，容易造成相应的控制和监督数据丢失，严重影响程控系统对现场的控制和水平衡计量的准确性，包括酸、碱耗等成本的计算。由于原PLC系统分两次改造，后期扩容改造时进行了见缝插针式的模块添加，因此造成了模拟量输入输出、开关量输入输出分布零乱不统一的现象。其后果是系统隔离比较困难，在遇到异常情况时均要扩大隔离范围，增加了劳动强度和事故频率，系统安全存在较大的隐患。此外，多年的不连续改造，导致一些控制数据量的丢失，影响了现场计量的准确性和控制系统的安全性。
3化学水处理DCS的程控特点
3.1多窗口显示画面
改造前的PLC系统由于中央处理单元运算控制的限制，系统画面相对较小。由于设备小系统较多，因此设备操作时显得操作员站不够用。设备改造后，由于DCS程控系统支持多窗口显示画面，使1台操作员站可以执行多项任务，因此提高了操作员站的工作效率，也提高了系统控制的安全性。
3.2“热点”功能的应用
所谓“热点”是在画面上有一些模拟按钮或特殊表示区域，当将光标移至这些区域，并单击光标控制键时，即可弹出一个窗口或切换到另一个画面。这种操作方便了操作员的画面选择，直观简单，不需要记忆特殊操作规则。由于化学水处理程控系统设备较多，故“热点”的运用减少了操作画面，能保证主画面有足够的数据容量，从而可以保证监控系统的安全。
3.3优先原则保证系统运行的安全
在阳床、阴床和混床酸、碱再生的公用系统中，针对阀门开启增加了手动优先原则的功能，即在远方的任何状态下均可远程操控公用系统的阀门。主要目的是为了保证公用系统的设备安全，给程控系统加一道保险。此外针对公用系统的酸、碱计量箱液位进行了自动指令的限制，这个自动优先原则强调在液位达到设定值后进酸阀门闭锁，只有低于设定值或者重新设置设定值时才能开启计量箱进酸阀门和进碱阀门。
3.4把握全局监控的数据功能
用CFC(连续功能块图)图形形式功能块语言编制的程序由基本功能块、连线、输入输出端子及段组成，它规定了所有功能模块的调用顺序和相应模块运算所需的参数。CFC语言对周期制水量、酸耗、碱耗和设备程控状态的颜色等进行组态，可非常直观地显现动态控制，9#阳床周期制水量顺序功能和9#阳床周期酸耗顺序功能
3.5顺控模块的应用
顺控设备主要完成电动机、电动门及电磁阀三种典型顺序控制设备的驱动控制功能，使以前需要通过十分复杂的组态才能完成的启停控制、保护逻辑和报警处理等工作均可由模块自动完成。对于公用系统的水泵和阀门普遍采用了顺控模块的操作方式，可使公用系统的操作更直观简便，对于开关状态或者检修状态一目了然，增加了设备状态的安全性和可操作性。顺控设备可提供的控制功能有:给定开/启、关/停、检修和确认。顺控设备提供了操作画面，操作画面主要显示了算法块名和算法块说明、运行状态灯、检修状态和各种允许操作的状态显示灯、保护状态条件灯、设备状态显示灯等内容和启动、停止、检修、确认操作按钮及状态提示。
3.6程控操作反应速度迅速
在调用任何显示器画面时，画面能在1s内完全显示出来。所有显示的数据每秒更新1次，而且调用、切换任一画面的操作步骤均少于3次。运行人员通过键盘、鼠标等操作手段发出的任何操作指令能在1s或更短的时间内被执行。从运行人员发出操作指令到指令被执行完毕的确认信息在1～1．5s内能在显示器上反映出来，保证了运行工作的正常进行，使异常事件的处理不会因为程控设备的原因而影响处理结果。
4操作优化改进
(1)用系统流程图代替系统图，使画面更简捷，更适合监控。系统经过不断改造扩容，使系统图看起来比较杂乱，但对于系统的准确操作来说，系统图非常重要。而操作员站是对一些关键点的控制，要求简捷明了，因此程控画面采用了流程图画面代替系统图。由于画面简单，发现问题比较及时，处理问题也比较迅速。(2)合理运用交互特性对操作画面进行了简化，使操作员站更容易操作。原系统中画面众多，阳床、阴床、混床共34幅画面，公用系统中泵与风机、阀门、酸碱系统等有10幅画面，凝回水、加氨及废液排放等10幅画面，共有50幅左右，故系统操作过程中经常有命令不执行的情况，影响了系统的安全，改造后画面缩减为7幅，减少了打开画面的时间，使操作更方便、更快速。(3)简化了报警画面，使报警内容更集中，系统更稳定。原系统中报警有22个控制变量，包括42个点位，由于控制点位太多，因此报警显得过于杂乱，使操作人员抓不住重点，反而使报警形同虚设。针对这种情况，首先是区别主次，减少控制变量，控制变量由22个减少到17个，合并相同点位的控制变量，由42个减少到17个，这样可突出报警功能的作用，使报警真正为安全生产保驾护航。此外可简化系统投运、再生等程控系统切转的报警限制，使程控系统更直观和方便。(4)利用现有的数据库，充分发挥报表的统计功能，对化学用水和酸碱用量全面细化。这次改造利用现有数据库，开发了单台交换器的周期制水量、酸碱耗量和工作交换容量，对每天的总进水、总供水废液排放量、自用水耗及自用水率等进行了统计，有利于装置进行经济核算，且可为水务竞赛提供一手资料。
参考文献:
[1]张凯,刘敏层.化学水处理DCS控制系统的设计与实现[J].计算机与数字工程,2019,4707:1841-1846.
