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

關鍵字：PLC 現(xiàn)場總線 以太網(wǎng) 冗余

1 引言

電廠化學水處理系統(tǒng)作為電廠重要的輔助車間和輔助系統(tǒng)，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，工藝復雜，水質(zhì)要求高，其運營的好壞直接關系到電廠的安全運行及可靠性。本文以筆者負責完成的通遼盛發(fā)熱電廠化學水處理程控系統(tǒng)項目，分析化學水處理程控系統(tǒng)的自動控制。

2 化學水處理系統(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，分兩期完成），化學水處理系統(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。

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，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，選用性價高的AB公司的Controllogix系列可編程控制器構建冗余的控制系統(tǒng)。PLC中CPU采用兩套1756－L55 ControlLogix5555 Controller，設置1個主站（CPU模件），5個分站(IO模件)，主站CPU與分站I/O通過ControlNet網(wǎng)絡通訊, 開關量輸入、輸出模件選用32點，模擬量輸入模件選用16點，模擬量輸出選用8點。PLC系統(tǒng)網(wǎng)絡結構圖如圖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），與PLC控制單元之間采用工業(yè)以太網(wǎng)進行通訊。完成整個系統(tǒng)的工藝流程、設備運行狀態(tài)的顯示和監(jiān)控、實現(xiàn)曲線的顯示、歷史數(shù)據(jù)的保存、權限管理、操作查詢、報警、打印等功能。

3．3 儀表系統(tǒng)

儀表系統(tǒng)由壓力及溫度變送器、流量計、液位計、PH值表、酸度計、堿度計、硅酸根檢測儀、導電度檢測儀、壓力及壓差開關等構成，主要完成水箱液位、管道壓力、進出水流量、水溫度、水質(zhì)檢測，并通過檢測值，進行工藝自動控制與調(diào)節(jié)。

3．4 現(xiàn)場控制設備

現(xiàn)場控制設備由水泵、風機、氣動閥門、電動門、調(diào)節(jié)閥等構成，其中水泵、風機由電機控制，氣動門由電磁閥控制。

4自動化軟件設計

化學水處理自動化控制系統(tǒng)的軟件包括上位機、下位機兩部分。

4．1 上位機軟件設計

上位機軟件采用Windows2000操作系統(tǒng)，組態(tài)平臺為RSView32。上位機實現(xiàn)的功能為：數(shù)字顯示化學水處理系統(tǒng)中的水箱液位、管道壓力、進出水流量實時值與累積值、水溫度、水質(zhì)檢測，記錄這些參數(shù)的歷史變化，在設定的上限與下限值發(fā)出語音報警、記錄到報警歷史以便查詢。各設備的運行、故障等狀態(tài)顯示，各設備的啟動、停止操作，并進行操作記錄，以便查詢；出現(xiàn)每個設備故障時發(fā)出聲音報警并記錄故障情況（故障時刻、故障類型等），方便進行事故分析。重要參數(shù)、報警、故障都可以報表打印。

化學水程控系統(tǒng)上位機監(jiān)視畫面由參數(shù)畫面、弱酸陽離子交換主畫面、曝氣水箱系統(tǒng)畫面、過濾器A和B畫面、弱酸離子交換畫面、軟化水系統(tǒng)畫面、反滲透主畫面、反滲透裝置畫面、反滲透水箱畫面、反滲透輔助系統(tǒng)畫面、除鹽水主畫面、一級混床系統(tǒng)畫面、二級混床系統(tǒng)畫面、酸系統(tǒng)畫面、堿系統(tǒng)畫面、中和池系統(tǒng)畫面、樹脂存貯畫面、除鹽水箱畫面、手操器畫面、啟動方式畫面、檢修設置畫面、歷史趨勢畫面、報警匯總畫面、數(shù)據(jù)匯總畫面、記錄畫面、登錄畫面和管理員畫面組成。

4．2 下位機軟件設計

下位機采用AB公司開發(fā)的RSLogix 5000軟件對PLC進行編程和對PLC配置進行維護。編制的軟件主要包括信號獲取處理、流量的累積、運行時間的累積，傳到上位機顯示，接受上位機的操作、判斷自動控制條件對水泵風機、氣動閥門進行邏輯控制，完成化學水處理過程。

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；設備故障自動報警；實現(xiàn)了現(xiàn)場信息采集、處理、操作顯示等完善的功能。并且保留了就地控制功能。在控制室，運行人員通過控制系統(tǒng)能對整個工藝系統(tǒng)進行集中監(jiān)視、管理和順序控制，并可實現(xiàn)遠方手操。提供就地手操、遠方手動操作、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。

5．1 就地手操控制

所有氣動閥、電動門、水泵和風機都保留就地控制方式，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，保證機組鍋爐的可靠用水。

5．1 遠方手操控制

在選擇遠控方式時，操作人員可以在操作員站遠程一對一操作氣動閥、電動門、水泵和風機。

5．2 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。按照化學水處理系統(tǒng)的設計要求，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，混合離子交換過程自動控制。在除鐵與弱酸離子交換過程自動控制過程中，當過濾器已經(jīng)運行了24小時、或進出水壓差達到0.1Mpa、或入口累積流量達到2880噸，就自動進行反洗，備用的過濾器投入運行；當陽離子交換器運行48小時、或入口累積流量達到6240噸，就自動進行再生。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。在混合離子交換過程自動控制中，當混合離子交換器運行1200小時、或入口水流量累積達到18000噸、或出口水導電度高于0.2us/cm、或出口硅酸根高于0.02ug/L，就自動進行再生，備用的混床投入運行。

5．2其它功能

通過PLC內(nèi)部程序設定報警及聯(lián)鎖保護，一旦出現(xiàn)故障，立即停止相應的操作，并發(fā)出相應的報警信號,自動啟動備用的設備。實時參數(shù)超限報警、閥門開超時/關超時故障報警、閥門位置信號故障報警、水泵/風機啟動/停止超時故障報警、水泵/風機控保裝置事故跳閘/失電報警等?；瘜W水處理系統(tǒng)中的工藝參數(shù)和的累積參數(shù)都歸檔，可以通過歷史趨勢畫面對所有運行參數(shù)查看、打印，并按照電廠要求打印成報表。系統(tǒng)還通過交換機與全廠的輔助控制網(wǎng)絡系統(tǒng)相聯(lián)，實現(xiàn)了遠程運行參數(shù)監(jiān)視與管理。

6 結論

通遼盛發(fā)熱電廠化學水處理程控系統(tǒng)于2006年9月正式投運，自動化控制水平明顯提高，產(chǎn)水量達到設計要求平均每小時180至200噸，完全保證了設計4臺發(fā)電機組的用水需要。由于控制水平的提高，水處理過程中產(chǎn)生的廢水量明顯減少，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。該系統(tǒng)建成后運行可靠，生產(chǎn)效率明顯提高，因此受到用戶的好評，并成為其它電廠同行參觀效仿的對象。

參考文獻：
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[2] 關麗 《電廠化學分冊——中小型火電機組運行技術叢書》中國電力出版社 2005年
[3] 于瑞生 《電廠化學》中國電力出版社 2006年
[4] Rockwell Automation 《ControlLogix 選型指南》
[5] Allen-Bradley《系統(tǒng)用戶手冊 ControlLogix》

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