電廠化學(xué)水處理控制系統(tǒng)中PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與預(yù)測(cè)控制研究

單衛(wèi)國(guó)

摘 要：在電廠發(fā)電過(guò)程中，有必要做好各個(gè)環(huán)節(jié)的工作，這樣才能夠確保電廠發(fā)電過(guò)程運(yùn)行的可靠性及安全性。其中，化學(xué)水處理便是發(fā)電廠發(fā)電非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。為了化學(xué)水處理的工作效率得到有效提升，有必要進(jìn)行化學(xué)水處理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文在分析基于電廠化學(xué)水處理控制系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)相應(yīng)的系統(tǒng)運(yùn)行預(yù)測(cè)控制方法進(jìn)行分析，以期提高電廠化學(xué)水處理的工作質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：電廠；化學(xué)水處理；PLC控制系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TP273 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2017）09-0037-02

PLC屬于一類以數(shù)字運(yùn)算為基礎(chǔ)的電子系統(tǒng)，從現(xiàn)狀來(lái)看PLC技術(shù)已非常成熟，可廣泛應(yīng)用到工業(yè)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中。實(shí)踐證明，將PLC控制技術(shù)應(yīng)用到電廠化學(xué)水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，能夠使電廠化學(xué)水處理控制系統(tǒng)的運(yùn)行更加安全、有效，進(jìn)而使化學(xué)水處理的工作效率得到有效提升[1]。鑒于此，本文對(duì)電廠化學(xué)水處理控制系統(tǒng)中PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與預(yù)測(cè)控制進(jìn)行研究具備一定價(jià)值意義。

1 基于電廠化學(xué)水處理控制系統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

對(duì)于電廠化學(xué)水處理來(lái)說(shuō)，主要是于混床上完成的，混床再生的原理為：把把陰樹脂與陽(yáng)樹脂根據(jù)一定的比例混合裝于同一交換器當(dāng)中，水景觀混合床的條件下，便能夠使多次陽(yáng)離子樹脂交錯(cuò)排列與陰離子樹脂交錯(cuò)排列得到有效完成，進(jìn)而使多級(jí)復(fù)床除鹽系統(tǒng)得到有效組成。從電廠化學(xué)水處理控制系統(tǒng)的構(gòu)建角度考慮，有必要注重PLC技術(shù)在其中的應(yīng)用，從而使系統(tǒng)的功能得到有效實(shí)現(xiàn)[2]。下面針對(duì)基于PLC技術(shù)的化學(xué)水處理控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，具體內(nèi)容如下：

1.1 硬件設(shè)計(jì)

以羅克韋爾自動(dòng)化公司生產(chǎn)的新一代ControILogix控制系統(tǒng)為例，該系統(tǒng)的通訊功能強(qiáng)大，并融合了I/O技術(shù)，同時(shí)在控制方法上也具備多樣性的特點(diǎn)。以Logix控制器平臺(tái)為基礎(chǔ)，供應(yīng)了通用的控制引擎，可把過(guò)程控制、運(yùn)動(dòng)控制以及安全控制等集于一個(gè)控制平臺(tái)，并且混合應(yīng)用了多個(gè)處理器以及多種網(wǎng)絡(luò)。在通過(guò)對(duì)系統(tǒng)需求的詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，將羅克韋爾自動(dòng)化公司生產(chǎn)的ControlNet現(xiàn)場(chǎng)總線視為系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)。結(jié)合硬件的特點(diǎn)，可將系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為三大層次，即：設(shè)備層、控制層以及信息層。在控制層中需使用到工業(yè)個(gè)人計(jì)算機(jī)，并將PLC視為基本控制層，從而使構(gòu)成的集散控制系統(tǒng)具備經(jīng)濟(jì)、高效的特點(diǎn)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)上、下兩級(jí)控制。對(duì)于設(shè)備層來(lái)說(shuō)，和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間具備密切的聯(lián)系，主要需對(duì)源于控制層的PLC控制命令進(jìn)行接收，然后執(zhí)行相對(duì)應(yīng)的動(dòng)作，并提供行之有效的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。從控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)來(lái)看，控制層為核心部分，主要針對(duì)處理器之間實(shí)現(xiàn)信息交換，同時(shí)也能夠使處理器和I/O接口之間實(shí)現(xiàn)信息交換[3]。經(jīng)控制器使各類控制動(dòng)作命令得到有效完成，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的采樣及處理。在控制系中，信息層屬最高層次，主要針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的管理及處理。信息層具備設(shè)置系統(tǒng)主要工藝參數(shù)、圖形監(jiān)控以及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集等多方面的功能。

基于系統(tǒng)的整體角度考慮，在設(shè)備層中，各類現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及儀器需和控制層的I/O模塊進(jìn)行通信，并且對(duì)數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性具備很高的要求。除此之外，控制層控制器和I/O模塊間的通信屬于設(shè)計(jì)過(guò)程需重視的一個(gè)環(huán)節(jié)，可將ControlNet當(dāng)作其設(shè)計(jì)的通信網(wǎng)絡(luò)，主要是因?yàn)镃ontrolNet在傳輸方面的速度非?？欤畔⑷萘亢艽?，并且具備很強(qiáng)的抗干擾能力。

1.2 軟件設(shè)計(jì)

對(duì)于上位機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，主要使用RSView32開發(fā)軟件，將其視為人機(jī)界面，此軟件是以Windows平臺(tái)作為基礎(chǔ)進(jìn)一步進(jìn)行設(shè)計(jì)的，屬于HMI控制系統(tǒng)，具備易用及可集成的優(yōu)勢(shì)?？偨Y(jié)起來(lái)。MHI控制系統(tǒng)的特點(diǎn)包括：（1）能夠?qū)ξ④浀腣BA功能給予充分支持，能夠最大化地使項(xiàng)目的自定義及擴(kuò)展得到有效實(shí)現(xiàn)，還能夠系統(tǒng)進(jìn)行二次開發(fā)；（2）能夠針對(duì)授權(quán)用戶給予遠(yuǎn)程控制方面的服務(wù)，從而不受空間的限制，了解現(xiàn)場(chǎng)的基本情況，例如：畫面情況；（3）具備報(bào)警功能以及歷史數(shù)據(jù)查詢功能；（4）對(duì)于OPC服務(wù)器模式充分支持，同時(shí)支持客戶端模式；在通訊方面可經(jīng)OPC，并且還能夠?yàn)槠渌浖?yīng)OPC方面的基本服務(wù)。在OPC中，上層監(jiān)控系統(tǒng)屬于其數(shù)據(jù)客戶端部分，能夠避開一些通信接口程序，直接在OPC服務(wù)器上得到所需的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步使數(shù)據(jù)采集功能以及系統(tǒng)的集成功能得到有效實(shí)現(xiàn)。

2 預(yù)測(cè)控制方法分析

在優(yōu)化設(shè)計(jì)電廠化學(xué)水處理控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，有必要做好混床再生過(guò)程預(yù)測(cè)控制及水質(zhì)控制工作。具體內(nèi)容如下：

2.1 混床再生過(guò)程預(yù)測(cè)控制

基于化學(xué)水處理工藝環(huán)節(jié)，因產(chǎn)品當(dāng)中的二氧化硅及有機(jī)鹽含量比較高，為了得到高品質(zhì)的處理說(shuō)，有必要在混床再生過(guò)程中進(jìn)行人工操作。與此同時(shí)，由于這個(gè)過(guò)程的工藝要求非常嚴(yán)格，所以在操作上存在一定的危險(xiǎn)。因此，在再生過(guò)程，重點(diǎn)提到高效控制邏輯算法，無(wú)需通過(guò)人工進(jìn)行處理?；陧樞蚩刂屏鞒坍?dāng)中，系統(tǒng)融入了暫停功能與急停功能，不管何種狀態(tài)均可暫停，需要繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，可點(diǎn)擊繼續(xù)，這樣計(jì)時(shí)操作便處理進(jìn)行狀態(tài)。對(duì)于再生過(guò)程的急停功能來(lái)說(shuō)，全部閥門均閉合，再生終止，進(jìn)入自動(dòng)轉(zhuǎn)至失效狀態(tài)。在再生條件下，各咋說(shuō)步驟均可事先設(shè)置好，并且可從任意一個(gè)步驟開始再生[4]。如果系統(tǒng)的某一環(huán)節(jié)有異常自動(dòng)報(bào)警情況發(fā)生，操作人員在接收到相應(yīng)的信息的基礎(chǔ)上，便可及時(shí)按下急停按鈕，以此使生產(chǎn)及人身安全得到有效保障。在混床再生過(guò)程前，有必要對(duì)開關(guān)閥門的可控性進(jìn)行檢查，以此作為條件對(duì)再生過(guò)程的操作是否可行進(jìn)行判斷。如果控制失敗，在對(duì)氣動(dòng)閥作出相應(yīng)的命令之后，判斷反饋信號(hào)是否為氣動(dòng)閥，如果是則表示開關(guān)閥門控制失效，當(dāng)開關(guān)閥門出現(xiàn)故障之后，需暫停再生過(guò)程，并進(jìn)行報(bào)警。做好上述工作后，需進(jìn)行酸、堿計(jì)量箱液位的檢測(cè)，以此作為再生的基本允許條件。如果不能滿足，則不可再生。值得注意的是，在再生過(guò)程中，不會(huì)液位值進(jìn)行檢測(cè)，液位比默認(rèn)值低的情況下，不終止再生。

2.2 水質(zhì)控制

基于電廠化學(xué)水處理過(guò)程當(dāng)中，水處理的量非常大，與此同時(shí)在水質(zhì)要求上非常高，并且會(huì)受到設(shè)備老舊以及工藝技術(shù)不足等因素影響，使得再生之后的水存在許多的有機(jī)成分，當(dāng)這部分水排放之后，無(wú)疑會(huì)使環(huán)境的污染加大[5]。因此，有必要構(gòu)建有效的模型進(jìn)行預(yù)測(cè)控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)處理水當(dāng)中的有機(jī)磷酸鹽的控制，使水質(zhì)得到有效提升，進(jìn)一步使電廠化學(xué)水排放后符合排放質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。值得注意的是，在模型構(gòu)建完成之后，需進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì)與仿真，從而確保構(gòu)建的模型能夠符合水質(zhì)控制標(biāo)準(zhǔn)的分析，從而為電廠化學(xué)水處理后水質(zhì)的控制提供必要的技術(shù)支撐。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的探究，認(rèn)識(shí)到電廠化學(xué)水處理是一項(xiàng)非常重要的工作，為了使這項(xiàng)工作的質(zhì)量得到有效提高，有必要注重電廠化學(xué)水處理控制系統(tǒng)的構(gòu)建，并在構(gòu)建該系統(tǒng)過(guò)程中，注重PLC控制技術(shù)在其中的應(yīng)用。在PLC技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，需做好基于電廠化學(xué)水處理控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，針對(duì)混床再生過(guò)程采取有效預(yù)測(cè)控制措施，并構(gòu)建數(shù)學(xué)模型為電廠化學(xué)水處理后所排放的水質(zhì)控制提供必要的技術(shù)支持。相信在優(yōu)化設(shè)計(jì)電廠化學(xué)水處理控制系統(tǒng)的條件下，電廠化學(xué)水處理工作的效率及質(zhì)量將能夠得到有效提高，進(jìn)一步為電廠的穩(wěn)健發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

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