大連華英自動化技術(shù)有限公司 馬志軍

摘要：本文論述了利用PLC實現(xiàn)的電廠化學(xué)水處理程控系統(tǒng)蝗锥，結(jié)合現(xiàn)場總線技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)胀垃，信息層使用工業(yè)以太網(wǎng)薪尉，控制層使用Controlnet現(xiàn)場總線，完成了基于PLC的電廠化學(xué)水處理程控系統(tǒng)搜澈。

關(guān)鍵詞：PLC 現(xiàn)場總線 以太網(wǎng) 冗余

1 引言

　　電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)作為電廠重要的輔助車間和輔助系統(tǒng)娩纱，特別是大型火電廠利和供熱電廠的化水處理車間處理量大，工藝復(fù)雜坡驹，水質(zhì)要求高，其運營的好壞直接關(guān)系到電廠的安全運行及可靠性服畜。本文以筆者負(fù)責(zé)完成的通遼盛發(fā)熱電廠化學(xué)水處理程控系統(tǒng)項目四爹，分析化學(xué)水處理程控系統(tǒng)的自動控制。

2 化學(xué)水處理系統(tǒng)工藝流程

　　通遼盛發(fā)熱電廠作為新建熱電廠新建4臺機組（4×135MW投放，分兩期完成）奈泪，化學(xué)水處理系統(tǒng)由三部分組成:軟化水處理系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)和除鹽水系統(tǒng),系統(tǒng)工藝流程簡圖如圖1所示灸芳。

圖1 化學(xué)水處理系統(tǒng)工藝簡圖

　　系統(tǒng)主工藝流程為：工業(yè)水→曝氣塔→曝氣水箱→升壓水泵→疊加式過濾器→陽離子交換器→除二氧化碳器→軟化水箱→堿計量泵加堿→軟化水泵升壓（軟化水涝桅，可作為廠內(nèi)生活用水）→加熱器→反滲透裝置→反滲透水箱→反滲透水泵升壓→一級混合離子交換器→二級混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵升壓→主廠房。

3 控制系統(tǒng)硬件組成

3．1 PLC控制系統(tǒng)
　　根據(jù)裝置工作要求烙样，選用性價高的AB公司的Controllogix系列可編程控制器構(gòu)建冗余的控制系統(tǒng)冯遂。PLC中CPU采用兩套1756－L55 ControlLogix5555 Controller，設(shè)置1個主站（CPU模件）谒获，5個分站(IO模件)蛤肌，主站CPU與分站I/O通過ControlNet網(wǎng)絡(luò)通訊, 開關(guān)量輸入、輸出模件選用32點批狱，模擬量輸入模件選用16點裸准，模擬量輸出選用8點展东。PLC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。

3．2 監(jiān)控站
　　監(jiān)控站選用兩臺研華工業(yè)控制計算機和高性能工業(yè)監(jiān)控軟件RSView32（視窗控制中心）炒俱，與PLC控制單元之間采用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊盐肃。完成整個系統(tǒng)的工藝流程、設(shè)備運行狀態(tài)的顯示和監(jiān)控没靖、實現(xiàn)曲線的顯示锚倦、歷史數(shù)據(jù)的保存、權(quán)限管理勤驾、操作查詢耻宋、報警、打印等功能身州。

3．3 儀表系統(tǒng)
　　儀表系統(tǒng)由壓力及溫度變送器雁巾、流量計、液位計值港、PH值表岔霞、酸度計、堿度計绕鸯、硅酸根檢測儀阵厨、導(dǎo)電度檢測儀、壓力及壓差開關(guān)等構(gòu)成鹃壤，主要完成水箱液位惫谤、管道壓力、進(jìn)出水流量珠洗、水溫度溜歪、水質(zhì)檢測，并通過檢測值许蓖，進(jìn)行工藝自動控制與調(diào)節(jié)蝴猪。

圖2 PLC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

3．4 現(xiàn)場控制設(shè)備

　　現(xiàn)場控制設(shè)備由水泵、風(fēng)機膊爪、氣動閥門自阱、電動門、調(diào)節(jié)閥等構(gòu)成米酬，其中水泵沛豌、風(fēng)機由電機控制，氣動門由電磁閥控制赃额。

4自動化軟件設(shè)計
　　化學(xué)水處理自動化控制系統(tǒng)的軟件包括上位機琼懊、下位機兩部分。

4．1 上位機軟件設(shè)計

　　上位機軟件采用Windows2000操作系統(tǒng)爬早，組態(tài)平臺為RSView32掩纺。上位機實現(xiàn)的功能為：數(shù)字顯示化學(xué)水處理系統(tǒng)中的水箱液位伏嬉、管道壓力、進(jìn)出水流量實時值與累積值炼注、水溫度怕翘、水質(zhì)檢測，記錄這些參數(shù)的歷史變化方数，在設(shè)定的上限與下限值發(fā)出語音報警辞镇、記錄到報警歷史以便查詢。各設(shè)備的運行询烤、故障等狀態(tài)顯示忙甩，各設(shè)備的啟動、停止操作旷酗，并進(jìn)行操作記錄揉罗，以便查詢；出現(xiàn)每個設(shè)備故障時發(fā)出聲音報警并記錄故障情況（故障時刻星嗜、故障類型等）掷情，方便進(jìn)行事故分析。重要參數(shù)瘩将、報警吟税、故障都可以報表打印。

　　化學(xué)水程控系統(tǒng)上位機監(jiān)視畫面由參數(shù)畫面姿现、弱酸陽離子交換主畫面肠仪、曝氣水箱系統(tǒng)畫面、過濾器A和B畫面备典、弱酸離子交換畫面异旧、軟化水系統(tǒng)畫面、反滲透主畫面熊经、反滲透裝置畫面、反滲透水箱畫面欲险、反滲透輔助系統(tǒng)畫面镐依、除鹽水主畫面、一級混床系統(tǒng)畫面天试、二級混床系統(tǒng)畫面槐壳、酸系統(tǒng)畫面、堿系統(tǒng)畫面喜每、中和池系統(tǒng)畫面课妙、樹脂存貯畫面、除鹽水箱畫面找鹅、手操器畫面翎钳、啟動方式畫面挑画、檢修設(shè)置畫面、歷史趨勢畫面鸣丝、報警匯總畫面猎肄、數(shù)據(jù)匯總畫面、記錄畫面瘪巡、登錄畫面和管理員畫面組成欠住。

4．2 下位機軟件設(shè)計
　　下位機采用AB公司開發(fā)的RSLogix 5000軟件對PLC進(jìn)行編程和對PLC配置進(jìn)行維護(hù)。編制的軟件主要包括信號獲取處理佳珊、流量的累積揉民、運行時間的累積，傳到上位機顯示听公，接受上位機的操作鼎嫉、判斷自動控制條件對水泵風(fēng)機、氣動閥門進(jìn)行邏輯控制拍嵌，完成化學(xué)水處理過程遭赂。

5系統(tǒng)實現(xiàn)功能

　　水處理程控系統(tǒng)具有：運行方式選擇；設(shè)備故障自動報警横辆；實現(xiàn)了現(xiàn)場信息采集撇他、處理、操作顯示等完善的功能狈蚤。并且保留了就地控制功能困肩。在控制室，運行人員通過控制系統(tǒng)能對整個工藝系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)視脆侮、管理和順序控制锌畸，并可實現(xiàn)遠(yuǎn)方手操。提供就地手操靖避、遠(yuǎn)方手動操作潭枣、自動順序控制三種控制方式，工藝系統(tǒng)中被控對象的狀態(tài)在CRT上顯示幻捏。

5．1 就地手操控制

　　所有氣動閥盆犁、電動門、水泵和風(fēng)機都保留就地控制方式故弟，即使在程控系統(tǒng)完全故障的情況下還可以通過就地控制實現(xiàn)手動水處理蘸腾，保證機組鍋爐的可靠用水。

5．2 遠(yuǎn)方手操控制

　　在選擇遠(yuǎn)控方式時又蝌，操作人員可以在操作員站遠(yuǎn)程一對一操作氣動閥鸟焊、電動門、水泵和風(fēng)機场致。

5．3 水處理過程自動控制

　　水處理程控系統(tǒng)在正常情況下主要運行在自動控制方式藕龄。按照化學(xué)水處理系統(tǒng)的設(shè)計要求湿斩，水處理過程程序自動控制包括：除鐵與弱酸離子交換過程自動控制，反滲透裝置自動控制過程抢坯，混合離子交換過程自動控制丐浑。在除鐵與弱酸離子交換過程自動控制過程中，當(dāng)過濾器已經(jīng)運行了24小時豫鲁、或進(jìn)出水壓差達(dá)到0.1Mpa卓据、或入口累積流量達(dá)到2880噸，就自動進(jìn)行反洗凛未，備用的過濾器投入運行捅位；當(dāng)陽離子交換器運行48小時、或入口累積流量達(dá)到6240噸搂抒，就自動進(jìn)行再生艇搀。在反滲透裝置停止自動控制過程時，自動完成反滲透沖洗過程求晶。在混合離子交換過程自動控制中焰雕，當(dāng)混合離子交換器運行1200小時、或入口水流量累積達(dá)到18000噸芳杏、或出口水導(dǎo)電度高于0.2us/cm矩屁、或出口硅酸根高于0.02ug/L，就自動進(jìn)行再生爵赵，備用的混床投入運行吝秕。

5．4其它功能

　　通過PLC內(nèi)部程序設(shè)定報警及聯(lián)鎖保護(hù)，一旦出現(xiàn)故障空幻，立即停止相應(yīng)的操作烁峭，并發(fā)出相應(yīng)的報警信號,自動啟動備用的設(shè)備。

　　實時參數(shù)超限報警秕铛、閥門開超時/關(guān)超時故障報警挤毯、閥門位置信號故障報警、水泵/風(fēng)機啟動/停止超時故障報警讯完、水泵/風(fēng)機控保裝置事故跳閘/失電報警等两漫。

　　化學(xué)水處理系統(tǒng)中的工藝參數(shù)和的累積參數(shù)都?xì)w檔，可以通過歷史趨勢畫面對所有運行參數(shù)查看鳞集、打印姆盲，并按照電廠要求打印成報表叁利。

　　系統(tǒng)還通過交換機與全廠的輔助控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相聯(lián)祷濒，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程運行參數(shù)監(jiān)視與管理。

6結(jié)束語

　　通遼盛發(fā)熱電廠化學(xué)水處理程控系統(tǒng)于2006年9月正式投運完各，自動化控制水平明顯提高勘春，產(chǎn)水量達(dá)到設(shè)計要求平均每小時180至200噸瘟麻，完全保證了設(shè)計4臺發(fā)電機組的用水需要。由于控制水平的提高刹埋，水處理過程中產(chǎn)生的廢水量明顯減少钮咱，起到了一定環(huán)保節(jié)能效果。系統(tǒng)高度的可靠性和直觀簡易的操作性減少了運行人員勞動量这敬。該系統(tǒng)建成后運行可靠航夺，生產(chǎn)效率明顯提高，因此受到用戶的好評崔涂，并成為其它電廠同行參觀效仿的對象阳掐。

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