火电厂化学水ＰＬＣ程控系统的应用探讨.docVIP

　　火电厂化学水ＰＬＣ程控系统的应用探讨 摘要：笔者着重介绍一种将PLC控制与现场总线通讯方式控制代替原有手动控制，使上位机，下位机及现场达到同步实时控制，实现远距离监测与操作。 关键词：水处理系统；PLC控制；实时监视 　　 　　一、引言 　　 　　可编程逻辑控制器(PLC)是八十年代发展起来的新一代工业控制装置，是自动控制、计算机和通信技术相结合的产物，是一种专门用于工业生产过程控制的现场设备。由于控制对象的复杂性，使用环境的特殊性和运行的长期连续性，使PLC在设计上有自己明显的特点； 　　可靠性高，适应性广，具有通信功能，编程方便，结构模块化。在现代集散控制系统中，PLC已经成为一种重要的基本控制单元，在工业控制领域中应用前景极其广泛。 　　化学水处理系统的任务是向热力系统供给合格的补充水。它包括原水净化处理系统、制备锅炉所需的补给水系统和汽轮机凝结水的净化处理系统。 　　目前，火电厂水处理系统控制手段各异。大致可分为：(1)手动操作，机械劳动强度大，已逐步淘汰；(2)有继电器触点控制系统，接线复杂，维护工作重大：(3)以计算机为基础专用工业计算机一Pc程序控制。这一技术目前火电厂中应用量最为广泛，基本上能满足生产需要，也是当今乃至今后研究发展方向。 　　本文笔者参与开发的某火电厂化学水处理程控系统中，系统要求在化学水处理控制室里，对电厂化学水处理系统设备进行控制，并实时监测设备的运行状态及参数的情况。 　　鉴于电厂化学水处理系统的重要性，采用PLC实现水处理设备的联锁控制以保证其可靠性和特殊性，工业控制计算机则作为上位机与PLC互相配合，共同完成水处理系统的监控功能。 　　 　　二、补给水处理系统工艺流程 　　 　　天然水混凝沉淀处理后，已经将其中大部份悬浮物除掉，从外观上看也常常是透明，但实际上水中免不了残留少量细小悬浮颗粒，还需进一步对其进行处理，否则，当进行离子交换处理时，会污染交换剂，影响出水水质。 　　水经混凝和过滤处理后，可其中悬浮物和胶态物质，但硬度并没有改变，且碱度一般仍然较高，水预处理中采用了沉淀软化，水中残留硬度和含盐量仍无法达到锅炉补给水要求，还必须作进一步软化、除盐处理。阴、阳离子交换除盐是最常用处理方法，工艺流程图如图1所示。 　　 　　三、化学水处理程挂系统软件实现 　　 　　双水发电厂补给水处理控制系统由下位机和上位机构成两级集散控制系统(Dcs)。现场数据采集、预处理、过程控制及向上位机传送数据等任务由下位机完成，上位机负责全系统控制、管理和信息综合。 　　基本方案采用3台西门子公司SIMATIcS7-300可编程序控制器控制现场设备，依次为过滤器单元及泵、化学仪表等数据：一级除盐单元：混床单元。改造方案见图2。 　　操作站选用1台研华工控机，软件开发平台选用亚控公司组态王6.02。组态王是一种能完成数据采集及控制、报警、图形数据显示等功能完整工业自动化软件，具有很高可靠性，是目前中国市场应用最多组态软件。 　　该方案配置体现了分散控制系统优点。即控制功能分散、操作管理集中。控制功能分散意味着系统实时响应快和系统危险分散、操作管理集中便于集中管理，方案配置还具有冗余特性。 　　PROFIBUS总线是当今国际上比较流行一种现场总线，具有很好灵活性和可靠性，性能价格比上也有很大优势。PROFIBUS-DP具有快速、即插即用、效率高、成本低等特性更适合本系统要求，选择了PROFIBUS-DP方案作为现场通信方式。PROFIBUS现场总线将工业设备(传感器、开关、可编程控制器等)标准接口连接到工业控制网络上，减少了繁琐硬接线，现场总线改善了设备间和通信以及提高了系统精度及实时性，提供了相当重要设备级诊断功能。 　　 　　(一)下位机控制程序设计 　　将控制系统分为四个大功能块：整体投运、设备切换、清洗再生和整体停运。 　　1、除盐水箱水位控制5~10m，当水位低于5m时，自动按流程顺序投运一套制水设各(包括一台清水泵、两台过滤器、一套一级除盐设备和一台混床)：当水位低于3m时，自动投运另一套制水设各。当水位高于10m时，进入设备整体停运，将所有设备按严格操作顺序停运后，一级除盐设备进行再生。 　　2、运行中机械过滤器达到规定过滤时间要切换到下一台备用机械过滤器。一级除盐切换为阳床出水Na+gt;lOPPb或阴床出水电导gt;5us／cm、Si02gt;IOOPPb中任何一个。混床切换条件为出水导电度大于0，2qus／cm或Si02gt;100PPb。 　　3、一级除盐运行20个周期后要进行大反洗再生，设计为全自动步序进行。 　　4、混床再生过程间隔时间长，故设计为半自动步序进行。 　　机械过滤器设备采用并联运行布置，运行及清洗操作实行遥