【摘要】

本文先介紹了可編程序控制器 (PLC) 在電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用。 該系統(tǒng)采用德國西門子公司的系列可編程序控制器作為主體控制設(shè)備對水處理系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備進(jìn)行操控。 具體闡述了PLC控制柜系統(tǒng)的要求、軟硬件設(shè)計(jì)、系統(tǒng)的通訊、功能的開發(fā)應(yīng)用以及控制系統(tǒng)所采取的

安全性措施。 應(yīng)用表明 : 該系統(tǒng)可靠性高 , 控制效果良好 , 大大降低了勞動強(qiáng)度 , 達(dá)到了優(yōu)化出產(chǎn)的目的 , 具有廣泛的推廣價值。

【關(guān)鍵詞】火電廠；水處理； PLC

0 前言

某電廠除鹽水及廢水處理系統(tǒng)是該電廠發(fā)電設(shè)備中的重要組成部門，該部門運(yùn)行的可靠性、安全及不亂性直接影響到整個電廠的發(fā)電。

本套系統(tǒng)化學(xué)水處理系統(tǒng)水源為輪回排污水，采用方案為：

機(jī)械加速澄清池 + 無閥濾池 + 超濾裝置 + 雙級反滲透滲出裝置 +EDI 。

主要通過 PLC和上位軟件對多介質(zhì)過濾器的投運(yùn)、停運(yùn)、反洗，超濾的投運(yùn)、停運(yùn)、反洗，反滲透滲出的投運(yùn)、停運(yùn)、再生、清洗， EDI 的投運(yùn)、停運(yùn)，實(shí)行手動、半自動和自動控制，節(jié)省了人力，大大進(jìn)步了工作效率。

1 PLC控制柜系統(tǒng)控制范圍

1.1 工藝簡介

清水站來水 → 機(jī)械加速澄清池 → 重力無閥濾池 → 凈水池 → 凈水泵 → 盤片過濾器 → 超濾裝置 → 超濾水箱 → 超濾水泵 → 保安過濾器 →高壓泵 → 反滲透滲出裝置 → 淡水箱 → 淡水泵 →EDI 裝置 → 除鹽水箱 → 除鹽水泵 → 主廠房。

1.2 PLC控制柜控制系統(tǒng)工藝系統(tǒng)圖

2 PLC控制柜控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

2.1 方案概述

程控系統(tǒng)主要由控制設(shè)備及控制軟件組成。系統(tǒng)采用控制室集中監(jiān)控的控制方式。 操縱員站設(shè)在電廠化學(xué)水車間集中控制室內(nèi)，作為全廠輔網(wǎng)系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同一的監(jiān)控操縱，就地設(shè)備間無人值守，運(yùn)行職員按期巡檢。

上位機(jī)采用戴爾產(chǎn)業(yè)級 PC 機(jī)，與下位機(jī)通過TCP/IP 協(xié)議進(jìn)行通訊，上位機(jī)主要完成工藝流程畫面的顯示，實(shí)時采集各點(diǎn)的參數(shù)值，并在畫面上動態(tài)顯示實(shí)際值，自動保留各點(diǎn)值，自動報(bào)警、統(tǒng)計(jì)打印、報(bào)表等。 監(jiān)控軟件采用 GE 的 ifix3.5 軟件包， PLC控制柜 采用 siemens 的 S7-300 系列尺度產(chǎn)品， PLC 的組態(tài)軟件采用 ifix3.5 軟件。 系統(tǒng) PLC 雙機(jī)熱備， PLC 的 CPU 與 I/O 站間采用冗余的 MB+ 網(wǎng)通信；

PLC控制柜與上位站間采用冗余的以太網(wǎng)通信以知足系統(tǒng)安全運(yùn)行的需要。 控制系統(tǒng)方案框圖圖 2 所示：

 2.2 控制系統(tǒng)設(shè)備

控制系統(tǒng)設(shè)備包括：電源柜一面、PLC控制柜三面、上位機(jī)一臺。 還包括全套 PLC 、通信電纜及臺、柜間全套連接電纜等。

2.2.1 PLC 配置

本程控系統(tǒng)的可編程控制器（ PLC ）選用 PLC 采用 siemense 公司的 S7-300 系列自動化產(chǎn)品，該系列產(chǎn)品的模塊可帶電插拔。 PLC 的CPU 選用 6ES7654 型號， 它既可以控制本地 I/O 又可以通過 profibus網(wǎng)絡(luò)總線控制遠(yuǎn)程 I/O 。在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中選擇 profibus 網(wǎng)來控制遠(yuǎn)程 I/O ， PLC 與服務(wù)器、 上位監(jiān)控站間采用冗余的 EtherNet 網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 此外，為進(jìn)步程控系統(tǒng)可靠性， PLC 系統(tǒng)采用雙機(jī)熱備配置。 在兩個 CPU 模塊上集成熱備通信模塊， 兩塊熱備模塊通過專用熱備通信光纖彼此相連。 

PLC 配置如圖 3 所示。

2.3 控制系統(tǒng)軟件

上位機(jī)的監(jiān)控軟件采用 Ifix3.5 ，它是基于多任務(wù)、多平臺、實(shí)時性好、開放性好的集成軟件包。集成了 COM/DCOM 、 OPC 、 VBA 、 ActiveX等軟件技術(shù)，使所有的應(yīng)用組件都可以無縫集成到一個系統(tǒng)中，并且數(shù)據(jù)可以很利便地在網(wǎng)絡(luò)上共享。 

經(jīng)由二次開發(fā)，結(jié)合這個系統(tǒng)的特點(diǎn)組態(tài)為所需的各種功能模塊，完成相應(yīng)的任務(wù)。組態(tài)包括系統(tǒng)組態(tài)、實(shí)時數(shù)據(jù)庫組態(tài)、歷史數(shù)據(jù)庫組態(tài)、回路組態(tài)、流程圖組態(tài)、報(bào)警組態(tài)等。

下位控制軟件采用 siemens 公司的 step7 ，主要實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的自動控制和數(shù)據(jù)的采集和處理。

采用 PID 算法，實(shí)現(xiàn)過量程的閉環(huán)控制，采用用戶自定義功能塊編程，使用了功能塊圖 FDB 、梯形圖 LD 、指令表ST 等 3 種語言。 本系統(tǒng)采用模塊化的編程風(fēng)格，將程序分成多介質(zhì)過濾器部門、超濾部門、反滲透滲出部門、 EDI 部門及清洗部門、廢水中和部分；在每部門中包含閥門控制、水泵及風(fēng)機(jī)控制、自動調(diào)節(jié)、步序邏輯、時間設(shè)定、流量變換及累積、 PID 調(diào)節(jié)等，在主程序中調(diào)用相應(yīng)塊。 模塊化的編程方式使得控制思路清楚，程序可讀性強(qiáng)，有利于整套控制系統(tǒng)調(diào)試和維護(hù)。

3 PLC控制柜控制系統(tǒng)的主要功能

對成品水流量、品質(zhì)等參數(shù)進(jìn)行檢測、監(jiān)督；實(shí)時動態(tài)工藝流程顯示功能，即系統(tǒng)操縱、控制的主畫面，在該畫面上實(shí)時顯示各閥門的開啟狀態(tài)，切換是否成功，泵是否打開，對于控制點(diǎn)，顯示該點(diǎn)的設(shè)定值和實(shí)際值，液位高低等；系統(tǒng)可自動對采集的信號進(jìn)行運(yùn)算，并輸出相應(yīng)的控制量；根據(jù)操縱前相應(yīng)的設(shè)定值自動控制設(shè)備的正常運(yùn)行，具有手動自動切換；可以顯示重要被控變量的變化曲線；

以畫面方式和聲光信號方式對各種參數(shù)越限或設(shè)備狀態(tài)異常進(jìn)行報(bào)警；可根據(jù)用戶的要求自動天生日報(bào)表、月報(bào)表及其他表格，同時選擇畫面上的打印按鈕打印報(bào)表。報(bào)表保留時間根需要確定，并可隨時查詢和打印自動加藥的全過程參數(shù)；可根據(jù)用戶設(shè)定的設(shè)備出產(chǎn)負(fù)荷自動控制產(chǎn)水量。

4 PLC控制柜控制系統(tǒng)控制方式

通過設(shè)備單操、組操和自動三種控制方式完成車間的制水，設(shè)備再生操縱。

4.1 設(shè)備單操方式

本操縱方式是指對所選設(shè)備進(jìn)行一對一的啟停操縱，該操縱只有基本連鎖保護(hù)要求，在系統(tǒng)調(diào)試和檢驗(yàn)期間使用。

4.2 設(shè)備組操方式

在組操界面中操縱員可以通過步序名稱選擇開啟當(dāng)前步序中需要開啟的閥門，并且封閉需要封閉的閥門。

4.3 設(shè)備自動方式

該系統(tǒng)要求是能自動進(jìn)行多介質(zhì)過濾器系統(tǒng)的投運(yùn)、停運(yùn)、反洗過程；超濾系統(tǒng)的投運(yùn)、停運(yùn)、反洗的自動控制；多介質(zhì)系統(tǒng)絮凝劑（三氯化鐵）、堿液加藥量的自動控制、調(diào)節(jié)；超濾系統(tǒng)加酸反洗、加堿反洗、加次氯酸鈉 / 堿反洗加藥量的自動控制、調(diào)節(jié)；中和池加酸、加堿自動控制、調(diào)節(jié)；超濾清洗裝置加熱器溫度的自動調(diào)節(jié)；根據(jù)中間水箱、凈水箱水位的高低自動控制多介質(zhì)過濾器超濾的投運(yùn)數(shù)目，超濾變頻升壓泵自動啟停、變頻調(diào)節(jié)，以及過濾器、超濾的反洗；通過以上控制和調(diào)節(jié)使水質(zhì)達(dá)到尺度要求。在除鹽水控制室上位機(jī)畫面上可觀察現(xiàn)場的數(shù)據(jù)參數(shù)、進(jìn)行設(shè)備的自動控制的操縱。三種操縱方式的優(yōu)先級為設(shè)備單操優(yōu)先，即在任何一種操縱方式中都可以用單操起停設(shè)備；組操操縱可以在自動運(yùn)行前提下進(jìn)行。

5 結(jié)束語

PLC控制柜控制系統(tǒng)應(yīng)用后 , 水處理裝置運(yùn)行的不亂性、可靠性大大進(jìn)步了。同時 , 實(shí)現(xiàn)了自動運(yùn)行方式 , 使超濾、反滲透滲出的投運(yùn)不需要運(yùn)行職員去就地手動操縱 , 只需選定后即可按程序的既定步驟自動執(zhí)行 , 這樣大大進(jìn)步了勞動出產(chǎn)率 , 縮短了制水周期 , 降低了運(yùn)行職員的工作量和勞動強(qiáng)度 , 進(jìn)步了裝置運(yùn)行的科學(xué)性。 因?yàn)榭刂扑降倪M(jìn)步 , 完善了程控邏輯 , 將酸堿計(jì)量箱的液位作為再生執(zhí)行步序的控制量 , 有效地控制了酸堿用量 , 起到了一定環(huán)保、節(jié)能、增效的作用。