摘 要：本文重點介紹集散系統控制（DCS）在垃圾焚燒發電廠的應用，并對主要控制功能的設計思路進行詳細的敘述。
關鍵詞：垃圾焚燒發電 集散系統控制（DCS） 工程師站 操作員站 以太網
Abstract:The application of DCS （distributed control system） in garbage treatment is introduced emphatically. The design method of the main control functions are discussed in detail.
Key words:Garbage treatment Distributed control system Engineering station Operator station Ethernet
1．引言
垃圾焚燒在國內屬于新興的行業，伴隨著城市發展越來越受重視，當前主要焚燒技術大多來源于歐洲技術。70年代初，垃圾焚燒技術不斷完善，同時不斷向大規模、全自動化方向發展，相繼出現了日焚燒規模1000噸以上的大型焚燒廠，隨著焚燒規模向大型化，利用焚燒廢熱發電得以發展起來。廈門垃圾焚燒發電廠工程采用瑞士（VonRoll）公司橫向間隔排列的活動式爐排焚燒技術，日處理垃圾量400噸，擁有2條焚燒生產線，配6MW純凝汽輪發電機組。根據垃圾發電廠工藝流程的特點，系統控制主要由集散控制系統（DCS）、焚燒爐燃燒控制系統（SIGMA）、啟動燃燒器及輔助燃燒器系統、煙氣連續測量監視系統、汽輪機控制系統（DEH）、汽輪機緊急跳閘系統（EST）、汽輪機安全監視系統（TSl）、輔助車間控制系統（化學水及廢水處理控制系統、垃圾抓斗控制系統、除灰控制系統等） 、中低壓電氣及電視監視系統等幾部分組成。
2．焚燒發電系統配置
2．1 DCS組成
廈門垃圾焚燒發電廠控制系統，全廠設置1套集散控制系統（DCS），集中操作與各工段分散控制相結合的系統運行模式。系統采用德國西門子公司SIMATIC PCS7新型控制系統，整個系統控制由一臺工程師站、五臺操作站、一臺資料檔案站、五臺過程處理中心組成。控制系統通信擁有現代高速的以太網（10/100LAN），冗余的通信設備，總的設計I/O點數包括2條生產焚燒線、汽輪發電機、中低壓電氣系統及公用系統都有各自獨立的控制器，每個焚燒線安裝了7個遠程I/O（輸入/輸出）站，一個汽輪發電機遠程I/O（輸入/輸出）站，一個遠程I/O（輸入/輸出）站控制公用系統，中低壓電氣的信號單獨處理。實現了生產過程狀態監視、運行操作、過程控制、事件報警、運行聯鎖、安全保護，完成數據采集（DAS）、模擬量控制（MCS）、順序控制（SCS）和聯鎖保護（PRO）等系統功能。
2．2 DCS的I/O點數
系統總的設計I/O點數系統為2303點，系統實際容量為3100點。I/O點的數量分布如下：
3．DCS控制功能
3．1操作員站
數據采集和處理：定時采集全站生產過程輸入、輸出信號（包括開關量、模擬量、脈沖量）經濾波，檢出事故、故障、狀態信號和模擬信號參數變化，實時地更新數據庫，為監控系統提供運行狀態的數據。將自動裝置的動作按動作順序記錄。模擬量設置上上限、上限、下限、下下限等幾個限值，當測量值越限時發出報警。事件產生時，啟動相關的事故追憶記錄，輸出事故前、后一段時間內的模擬量值，追憶數據的測點和周期可定義。
控制操作：畫面顯示及流程顯示、控制調節、趨勢顯示、分級報警管理及實時和歷史顯示、報表管理和打印、操作記錄、運行狀態顯示、在線參數組態設置、操作權限保護等功能?？刂浦袑崿F安全操作閉鎖功能。
事件報警：在系統發生事件或運行設備工作異常進行報警。
系統自診斷：監控系統在線自診斷能力?？梢栽\斷出通訊通道、I/O模塊等故障，并進行報警和在系統自診斷表中記錄。
系統維護：系統在線軟件自我監控系統。
控制系統采用國際流行的上位機監控方式，整個控制系統的運行操作和監視全部在上位機實現。在上位機上不僅能顯示系統設備的運行狀態、過程參數、報警等，在上位監控中還對PLC、總線模塊等電源及通訊狀態進行顯示，對重要I/O信號的故障狀態進行顯示，方便故障的排除，還可以進行各運行方式的選擇和切換，進行自動程控操作，同時還具有模擬量參數顯示、棒狀圖顯示、聲光報警、打印制表等功能。
3．2 工程師站
提供一套臺式工程師站，用于程序開發、系統診斷、控制系統組態、數據庫和畫面的編輯及修改。工程師站能調出任一已定義的系統顯示畫面，在工程師站上生成的任何顯示畫面和趨勢圖等，均能通過數據高速公路加載到操作員站。
工程師站能通過數據高速公路，既可調出系統內任一分散處理單元的系統組態信息和有關數據，還可將組態數據從工程師站上下載到各分散處理單元和操作員站。此外，當重新組態的數據被確認后，系統能自動的刷新其內存。
工程師站包括站用處理器、圖形處理器及能容納系統內所有數據庫、各種顯示和系統程序所需的主存儲器和外存設備。還提供系統趨勢顯示所需的歷史趨勢緩沖器。
工程師站設置軟件保護密碼，以防一般人員擅自改變控制策略、應用程序和系統數據庫。
工程師站兼有歷史數據站功能。
工程師站能支持光盤刻錄機等輔助設備。
工程師站能進行性能計算、文件傳送等。
3．3以太網系統
系統網絡分為下層控制網、上層管理網。下層控制網采用同軸屏敝電纜，適合歐洲Profibus標準，通過每個ET200M上的IM153－1通訊卡與AS417-2DP控制器互相連接，滿足現場信號的采集、處理和控制器的冗余通訊，為Profibus－DP現場通訊網。上層管理網采用同軸電纜，適合歐洲Profibus標準。通過OS站、ES站和控制器上的CP443－5通訊卡相連接，滿足操作員站、工程師站對現場設備的監視、控制和管理，實現數據共享。另一類為采用同軸細纜，符合TCP/IP協議的管理以太網，通過OS站、ES站上的D-LINK網卡連接，主要實現工程師和工廠管理網之間文件管理。
3. 4過程處理中心
過程處理中心選型型號為AS417-4-2H。操作站利用CP1613與冗余軟件包相連，在出現故障時，容錯通信自動的繼續進行。電源配有浪涌保護。
PLC系統能在高的電氣噪聲，無線電波干擾和振動環境下連續正常運行。所有在可編程控制器系統中的硬件能在環境溫度－10～50℃，相對濕度為5～95％的范圍內連續正常運行。
中央處理單元（CPU）設置足夠容量的存儲器。
當CPU掉電后，不會導致程序或數據丟失。
過程控制、監視和用所需的故障診斷等，其使用功能設置于可編程控制器內。這些功能至少包括下列內容：實時時鐘和日歷、繼電器和鎖存繼電器、過渡觸點、計時器、計數器、算術運算、邏輯功能、移位寄存器等。
3．5系統控制軟件
操作員站OS和工程師站ES均采用微軟英文版Windows ＮＴ Workstation Ｖ４.０作為操作系統，附加安裝版Package ３和Internet explorer ４.０，漢字處理采用中文之星For Windows NT V2.0，使得除工程師組態以外的所有信息、界面均實現漢化。
操作員站另加載了SIMATIC WINCC RT 64K Tags、 NET Profibus-S7、WINCC ADVANCED PROCESS CTRL.、WINCC BASIC PROCESS CTRL．等監控軟件。在操作員站所加載軟件的基礎上，工程師站還加裝了SIMATIC STEP7 BASIS V4.0、CFC V4.0、S7-SCL V4.0、SFC V4.X 等組態功能軟件。除用于系統軟、硬件組態外，ES站具有與OS站完全相同的功能，可以兼做OS站，起到了降低用戶成本的作用。
4 結束語
垃圾焚燒發電的方式既可有效地解決垃圾污染問題，又可實現能源再生，本系統設計完全能滿足垃圾焚燒發電的需要，可靠有效的自動化控制系統將為垃圾焚燒發電廠的安全穩定運行提供保證。
參考文獻：
1． 西門子公司SIMATIC PCS7 過程控制系統手冊 2000
