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????? 利用PLC 實(shí)現(xiàn)電廠化學(xué)水處理程控系統(tǒng)

????? 關(guān)鍵詞：水處理 PLC現(xiàn)場(chǎng)總線

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

????? 關(guān)鍵字：PLC 現(xiàn)場(chǎng)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(chē)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(chē)間處理量大，工藝復(fù)雜，水質(zhì)要求高，其運(yùn)營(yíng)的
好壞直接關(guān)系到電廠的安全運(yùn)行及可靠性。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(xiàng)目，分析化學(xué)水處理程控系統(tǒng)的自動(dòng)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(tái)機(jī)組（4 ×135MW ，分兩期完成），
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(jiǎn)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(guò)濾
器→陽(yáng)離子交換器→除二氧化碳器→軟化水箱→堿計(jì)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(jí)混合離子交換器→二級(jí)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(jià)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)。PLC 中CPU 采用
兩套1756－L55 ControlLogix5555 Controller ，設(shè)置1 個(gè)主站（CPU 模件），
5 個(gè)分站（IO模件），主站CPU 與分站I/O 通過(guò)ControlNet網(wǎng)絡(luò)通訊，開(kāi)關(guān)量輸
入、輸出模件選用32點(diǎn)，模擬量輸入模件選用16點(diǎn)，模擬量輸出選用8 點(diǎn)。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(tái)研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)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(jìn)行通訊。完成整個(gè)系
統(tǒng)的工藝流程、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的顯示和監(jiān)控、實(shí)現(xiàn)曲線的顯示、歷史數(shù)據(jù)的保存、
權(quán)限管理、操作查詢、報(bào)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(jì)、液位計(jì)、PH值表、
酸度計(jì)、堿度計(jì)、硅酸根檢測(cè)儀、導(dǎo)電度檢測(cè)儀、壓力及壓差開(kāi)關(guān)等構(gòu)成，主要
完成水箱液位、管道壓力、進(jìn)出水流量、水溫度、水質(zhì)檢測(cè)，并通過(guò)檢測(cè)值，進(jìn)
行工藝自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)。

????? 3.4 現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備由水泵、風(fēng)機(jī)、氣動(dòng)閥門(mén)、電動(dòng)門(mén)、調(diào)節(jié)
閥等構(gòu)成，其中水泵、風(fēng)機(jī)由電機(jī)控制，氣動(dòng)門(mén)由電磁閥控制。

????? 4 自動(dòng)化軟件設(shè)計(jì)化學(xué)水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)的軟件包括上位機(jī)、下位機(jī)
兩部分。

????? 4.1 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)上位機(jī)軟件采用Windows2000 操作系統(tǒng)，組態(tài)平臺(tái)為
RSView32. 上位機(jī)實(shí)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、管道
壓力、進(jìn)出水流量實(shí)時(shí)值與累積值、水溫度、水質(zhì)檢測(cè)，記錄這些參數(shù)的歷史變
化，在設(shè)定的上限與下限值發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警、記錄到報(bào)警歷史以便查詢。各設(shè)備的
運(yùn)行、故障等狀態(tài)顯示，各設(shè)備的啟動(dòng)、停止操作，并進(jìn)行操作記錄，以便查詢
；出現(xiàn)每個(gè)設(shè)備故障時(shí)發(fā)出聲音報(bào)警并記錄故障情況（故障時(shí)刻、故障類(lèi)型等），
方便進(jìn)行事故分析。重要參數(shù)、報(bào)警、故障都可以報(bào)表打印。

????? 化學(xué)水程控系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)視畫(huà)面由參數(shù)畫(huà)面、弱酸陽(yáng)離子交換主畫(huà)面、曝
氣水箱系統(tǒng)畫(huà)面、過(guò)濾器A 和B 畫(huà)面、弱酸離子交換畫(huà)面、軟化水系統(tǒng)畫(huà)面、反
滲透主畫(huà)面、反滲透裝置畫(huà)面、反滲透水箱畫(huà)面、反滲透輔助系統(tǒng)畫(huà)面、除鹽水
主畫(huà)面、一級(jí)混床系統(tǒng)畫(huà)面、二級(jí)混床系統(tǒng)畫(huà)面、酸系統(tǒng)畫(huà)面、堿系統(tǒng)畫(huà)面、中
和池系統(tǒng)畫(huà)面、樹(shù)脂存貯畫(huà)面、除鹽水箱畫(huà)面、手操器畫(huà)面、啟動(dòng)方式畫(huà)面、檢
修設(shè)置畫(huà)面、歷史趨勢(shì)畫(huà)面、報(bào)警匯總畫(huà)面、數(shù)據(jù)匯總畫(huà)面、記錄畫(huà)面、登錄畫(huà)
面和管理員畫(huà)面組成。

????? 4.2 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)下位機(jī)采用AB公司開(kāi)發(fā)的RSLogix 5000軟件對(duì)PLC 進(jìn)
行編程和對(duì)PLC 配置進(jìn)行維護(hù)。編制的軟件主要包括信號(hào)獲取處理、流量的累積、
運(yùn)行時(shí)間的累積，傳到上位機(jī)顯示，接受上位機(jī)的操作、判斷自動(dòng)控制條件對(duì)水
泵風(fēng)機(jī)、氣動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行邏輯控制，完成化學(xué)水處理過(guò)程。

????? 5 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能水處理程控系統(tǒng)具有：運(yùn)行方式選擇；設(shè)備故障自動(dòng)報(bào)警
；實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)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(yùn)行人員通過(guò)控制系統(tǒng)能對(duì)整個(gè)工藝系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)視、管理和
順序控制，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方手操。提供就地手操、遠(yuǎn)方手動(dòng)操作、自動(dòng)順序控制三
種控制方式，工藝系統(tǒng)中被控對(duì)象的狀態(tài)在CRT 上顯示。

????? 5.1 就地手操控制所有氣動(dòng)閥、電動(dòng)門(mén)、水泵和風(fēng)機(jī)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(guò)就地控制實(shí)現(xiàn)手動(dòng)水處理，保證機(jī)
組鍋爐的可靠用水。

????? 5.1 遠(yuǎn)方手操控制在選擇遠(yuǎn)控方式時(shí)，操作人員可以在操作員站遠(yuǎn)程一對(duì)
一操作氣動(dòng)閥、電動(dòng)門(mén)、水泵和風(fēng)機(jī)。

????? 5.2 水處理過(guò)程自動(dòng)控制水處理程控系統(tǒng)在正常情況下主要運(yùn)行在自動(dòng)控
制方式。按照化學(xué)水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，水處理過(guò)程程序自動(dòng)控制包括：除鐵
與弱酸離子交換過(guò)程自動(dòng)控制，反滲透裝置自動(dòng)控制過(guò)程，混合離子交換過(guò)程自
動(dòng)控制。在除鐵與弱酸離子交換過(guò)程自動(dòng)控制過(guò)程中，當(dāng)過(guò)濾器已經(jīng)運(yùn)行了24小
時(shí)、或進(jìn)出水壓差達(dá)到0.1Mpa、或入口累積流量達(dá)到2880噸，就自動(dòng)進(jìn)行反洗，
備用的過(guò)濾器投入運(yùn)行；當(dāng)陽(yáng)離子交換器運(yùn)行48小時(shí)、或入口累積流量達(dá)到6240
噸，就自動(dòng)進(jìn)行再生。在反滲透裝置停止自動(dòng)控制過(guò)程時(shí)，自動(dòng)完成反滲透沖洗
過(guò)程。在混合離子交換過(guò)程自動(dòng)控制中，當(dāng)混合離子交換器運(yùn)行1200小時(shí)、或入
口水流量累積達(dá)到18000 噸、或出口水導(dǎo)電度高于0.2us/cm、或出口硅酸根高于
0.02ug/L，就自動(dòng)進(jìn)行再生，備用的混床投入運(yùn)行。

????? 5.2 其它功能通過(guò)PLC 內(nèi)部程序設(shè)定報(bào)警及聯(lián)鎖保護(hù)，一旦出現(xiàn)故障，立
即停止相應(yīng)的操作，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào)，自動(dòng)啟動(dòng)備用的設(shè)備。

????? 實(shí)時(shí)參數(shù)超限報(bào)警、閥門(mén)開(kāi)超時(shí)/ 關(guān)超時(shí)故障報(bào)警、閥門(mén)位置信號(hào)故障報(bào)
警、水泵/ 風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/ 停止超時(shí)故障報(bào)警、水泵/ 風(fēng)機(jī)控保裝置事故跳閘/ 失電
報(bào)警等。

????? 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(guò)歷史趨勢(shì)畫(huà)
面對(duì)所有運(yùn)行參數(shù)查看、打印，并按照電廠要求打印成報(bào)表。

????? 系統(tǒng)還通過(guò)交換機(jī)與全廠的輔助控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程運(yùn)行參數(shù)
監(jiān)視與管理。

????? 6 結(jié)論通遼盛發(fā)熱電廠化學(xué)水處理程控系統(tǒng)于2006年9 月正式投運(yùn)，自動(dòng)
化控制水平明顯提高，產(chǎn)水量達(dá)到設(shè)計(jì)要求平均每小時(shí)180 至200 噸，完全保證
了設(shè)計(jì)4 臺(tái)發(fā)電機(jī)組的用水需要。由于控制水平的提高，水處理過(guò)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(jiǎn)易的操作
性減少了運(yùn)行人員勞動(dòng)量。該系統(tǒng)建成后運(yùn)行可靠，生產(chǎn)效率明顯提高，因此受
到用戶的好評(píng)，并成為其它電廠同行參觀效仿的對(duì)象。

????? 參考文獻(xiàn)：[1] 《火力發(fā)電職業(yè)技能培訓(xùn)教材》編委會(huì)《電廠化學(xué)設(shè)備運(yùn)
行》中國(guó)電力出版社 2005 年[2] 關(guān)麗《電廠化學(xué)分冊(cè)——中小型火電機(jī)組運(yùn)行
技術(shù)叢書(shū)》中國(guó)電力出版社 2005 年[3] 于瑞生《電廠化學(xué)》中國(guó)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(cè) ControlLogix 》