1.前言
近年來，政府對環境工業的要求越來越嚴格，相繼出臺了各種規范和條例。在環境工業中，危險廢物焚燒處置由于自身的特點，其處理過程工藝流程技術要求極高，需要化學工程、燃燒工藝、自動化技術和信息技術的密切配合。危險廢物中含有大量的有機物及氮、硫、磷、鹵素等元素，在焚燒過程中將產生二惡英、粉塵和SO2、HC1、HF、NO、NO2等酸性氣體，為了在煙氣排放前去除這些有毒氣體，進行煙氣凈化處理，必須保證整個處置過程特別是焚燒過程中滿足特定的工藝條件。因此，危險廢物焚燒不僅需要可靠的工藝保證，而且需要高性能的自動控制系統保證生產設備安全、可靠、高效運行。自動化技術已成為現代工業不可分割的一部分，它為生產過程的正常高效運行提供了有力的保障。
2.自動化控制系統構成
圖1：控制系統網絡結構圖
危廢焚燒項目的系統控制采用分散式控制系統，簡稱DCS（Distributed Control System）控制系統，DCS是一個由過程控制級和操作管理級組成的以工業總線通訊網絡為基礎的計算機控制系統，它綜合了計算機、通訊、顯示、控制4C技術，以分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活、方便組態為基本思想，它具有高度的可靠性及開放性。該系統代表當今工業控制領域的先進水平，廣泛地應用于工業自動控制領域之中。
DCS系統控制焚燒線設備的運行，操作員在中控室通過上位計算機進行遠程操作，焚燒處理過程的工藝參數由DCS系統監視，運行數據通過控制計算機顯示并記錄，便于操作員觀測焚燒線的運行。DCS系統具有和廠級計算機管理系統通訊的功能，焚燒車間和全廠總控制室可進行數據交換，焚燒車間設備運行管理數據報表可上傳至全廠總控制室。
控制系統由上位控制計算機、系統組態程序、DCS系統控制器、I/O模件、現場一次儀表、控制閥、分系統PLC（Programmable Logic Controller）、變頻器、二次顯示儀表、現場總線等組成。系統設上位計算機3臺（數量可根據用戶需求增加或減少），其中2臺系統操作員站、1臺工程師/操作員站，操作人員在焚燒控制室內通過操作站系統進行監視和控制操作。操作人員在焚燒控制室內通過鍵盤和鼠標對系統進行監視和控制操作。除在操作臺上設置重要設備的緊急操作按鈕外，控制室不設其它常規儀控表盤。
根據工藝設計要求，焚燒線前部、中部、尾部及輔助車間均設有工藝測點，現場設一次儀表進行監測，主要有熱電阻、熱電偶、壓力變送器、液位傳感器、流量傳感器等。一次儀表將測量信號轉換為標準電信號反饋到DCS系統模擬輸入接口，DCS系統對信號進行模-數轉換處理，參與系統的監控。
DCS系統控制總站通過總線實現通訊，系統通過監控現場控制各子站（上料系統控制子站、組合燃燒系統控制子站、脫酸系統控制子站、除塵系統控制子站、鍋爐清灰系統控制子站等）實現對焚燒線各分系統的遠程監控。任何一個控制子站在DCS組態界面上都有獨立的顯示窗窗口，可方便的調開其中任何一個窗口對其各項工作參數進行設置和調整，分析和修正錯誤。對焚燒線主要工況參數偏離正常運行范圍進行報警。
3.工藝流程圖及系統實現功能
圖2：工藝流程圖
焚燒處理線控制系統具有數據采集DAS、模擬量控制MCS、順序控制SCS、緊急停車控制ESD等主要功能，可以滿足各種運行工況的要求，確保焚燒系統安全、高效運行。
1) 數據采集（DAS）
DCS系統設計有監測焚燒線設備運行的狀態包括每臺設備運行、停止、故障、備妥等信號、電動機的轉速（變頻調速），DCS系統還監測焚燒線運行的工藝數據，DCS系統的數據采集通過I/O模件接口或通訊接口實現。監測信號經系統處理后作為現場采樣數據參與DCS系統監視及控制，現場采集信號可在DCS系統控制計算機上顯示并記錄。
▪ 數據顯示
為了便于中控室操作員觀察焚燒線運行的狀態，現場采樣數據在中控室計算機上顯示，包括工藝流程圖顯示、操作顯示、成組顯示、棒狀圖顯示、趨勢顯示、報警顯示等。顯示分為數字、圖形或曲線等形式，便于觀測。
▪ 記錄及打印
DCS系統運行數據可自動的實時記錄，數據記錄功能可由程序或運行人員指令控制, 數據庫中所具有的所有過程點可以記錄。其記錄可分為定期記錄、運行人員操作記錄、事件順序記錄(SOE)、設備運行記錄等形式。
所有記錄使用可編輯的標題, 而不是預先打印的形式。按用戶指定的格式, 確定所有記錄的標題。記錄功能可由程序指令或運行人員指令控制, 數據庫中所具有的所有過程點可以記錄。
▪ 歷史數據的存儲和檢索
在DCS系統中，歷史數據以文件形式存儲在硬盤內，以備日后查詢。在本系統中歷史數據通過歷史趨勢圖來實現，歷史趨勢曲線時間軸可任意放大或縮小，便于操作員查詢過去的某一時段或時刻的運行數據，歷史數據能存儲2560過程點。
歷史數據的檢索，可在操作站和工程師站用歷史趨勢畫面來實現或通過打印機打印出某時間段和某組（個）。
2) 模擬量控制（MCS）
在焚燒線自動運行的狀態下，很多設備需要根據系統運行的工況調節自身的運行狀態，引風風量調節、鍋爐水位的調節、急冷塔噴水流量的調節、板式給料機進料量的調節、廢液預熱溫度的調節等等，設計有可調節的執行元件。
DCS系統根據焚燒線運行的實際工況，現場反饋的二燃室負壓或急冷塔出口溫度等，控制程序根據反饋數值自動計算出各調節量的應當的控制值，通過系統模擬輸出通道輸出標準電信號驅動執行元件，調節風量、水流量或給料量等，從而達到系統控制的目的。模擬量控制程序采用PID控制或模糊控制方法，提高控制精度。
對于鍋爐水位控制或急冷塔噴水流量控制，除設計DCS系統自動控制外，還可手動調節，手動/自動控制可隨時選擇，在DCS的控制輸出回路中串入后備手操器。在某些情況下，操作人員可以將以上控制轉為手動調節，由操作人員根據監測數據人工調節，這種設計方法在設備調試或運行過程中，給操作帶來較高的便利性。手動/自動轉換可實現平穩過渡，在轉換過程瞬間，輸 出的給定量總是先由轉換前的數值逐漸過渡到轉換后的數值，避免了控制的不穩定性。
3) 順序控制系統（SCS）
順序控制系統控制焚燒線設備的運行聯鎖及故障聯鎖，設計的目的是在故障狀態下保證相關設備的安全停車，再者就是防止在焚燒線運行過程中操作人員的誤操作，同時提高自動化控制程度，減化操作人員在工藝啟、停時的常規操作。運行人員在計算機人機界面上通過鍵盤或鼠標進行手動操作，在滿足安全的情況下修改順序或跳步。
SCS系統根據工藝條件分為幾個子控系統，每個子控系統內設備的狀態、啟動許可條件、操作順序和運行方式均能在計算機組態畫面顯示。在計算機組態畫面中以圖形或文字方式提供操作指導，供操作員手動操作時參考。計算機根據設備運行狀態變化，在流程畫面上相應的改變該設備的顏色。
焚燒線自動運行期間，當出現故障或操作員手動中斷時，程序自動中斷并返回至安全狀態，同時計算機自動彈出報警畫面，通過文字或畫面顯示故障原因或運行人員指令。故障排除后，經確認后程序再進行啟動。
操作人員可用鍵盤或鼠標操作每一個被控制對象如風機、水泵、電控閥門等對象。手動操作有組別和權限設置，不是該組成員或未經授權的操作人員操作無效果；每個操作均有確認過程，以防止運行人員誤操作。
順序控制系統在控制中設定優先級別，設備的聯鎖、保護指令具有優先級；手動指令比自動指令優先，保證在緊急工況下操作人員的快速操作。
4) 緊急停車控制（ESD）
在焚燒處理線系統控制程序中，單獨設計緊急停車控制程序，對焚燒處理線生產裝置或不采取措施將繼續惡化的狀態進行相應的保護，使生產裝置進入一個預定義的安全停車工況，從而使危險降低到可以接受的低程度，以保證人員、設備、生產和裝置的安全。
緊急停車控制是由系統程序自動控制進行的，在焚燒處理線運行的過程中，DCS系統自動監測及分析焚燒處理線的運行工況，一旦發現到危險情況，系統在輸出報警提示的同時，自動按照焚燒線相關工藝保護停車。ESD控制技術的引入，確保了焚燒處理線運行的安全性。 |
