PLC控制在電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)中的應(yīng)用

耿雷　翟慶

發(fā)電廠化學(xué)水處理的對(duì)象主要有廢水、鍋爐補(bǔ)給水和凝結(jié)水，可以避免熱力設(shè)備產(chǎn)生結(jié)垢和受到腐蝕，更好地保證電廠正常工作，對(duì)節(jié)約水資源和環(huán)境保護(hù)有著積極作用。按著化學(xué)水處理要求，PLC控制系統(tǒng)需要對(duì)陽(yáng)床、陰床和混床的啟停、再生進(jìn)行控制，運(yùn)行和再生都可以選用點(diǎn)動(dòng)或自動(dòng)控制方式。點(diǎn)動(dòng)過(guò)程需要按著程序流程進(jìn)行控制，利用點(diǎn)動(dòng)按鈕來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)步。采取自動(dòng)控制方式時(shí)，需要由工作人員輸入啟動(dòng)命令，根據(jù)設(shè)定的來(lái)進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)步，所有控制程序執(zhí)行完，把控制裝置復(fù)位。

1影響化學(xué)水處理系統(tǒng)投入自動(dòng)運(yùn)行的原因

很多發(fā)電廠的化學(xué)水處理系統(tǒng)是由加藥處理系統(tǒng)、凝結(jié)水處理系統(tǒng)、汽水取樣監(jiān)督管理系統(tǒng)和補(bǔ)給水處理系統(tǒng)構(gòu)成，化學(xué)水處理系統(tǒng)采用自動(dòng)控制方式，可以降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高水處理系統(tǒng)效率。但采用自動(dòng)控制方式的水處理系統(tǒng)并不多，主要的影響因素有：（1）電廠的化學(xué)水處理系統(tǒng)工藝比較復(fù)雜，在處理系統(tǒng)使用過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)異常情況，采用自動(dòng)控制方式無(wú)法達(dá)到理想效果。（2）使用多年的電廠，多對(duì)原來(lái)的化學(xué)水處理控制系統(tǒng)進(jìn)行改造，不再在投入資金來(lái)更新水處理系統(tǒng)控制流程。（3）很多自動(dòng)化儀表都達(dá)不到質(zhì)量要求，不能形成穩(wěn)定可靠信號(hào)，會(huì)對(duì)自動(dòng)控制系統(tǒng)的精度造成影響。（4）電廠管理層沒(méi)有對(duì)化學(xué)水處理系統(tǒng)給予足夠的重視，投入到化學(xué)水處理系統(tǒng)的資金不足。（5）一些電廠的化學(xué)水處理系統(tǒng)配備的人員數(shù)量不足，無(wú)法掌握先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù)，也不能對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行很好地維護(hù)，有的工作人員無(wú)法信賴自動(dòng)控制系統(tǒng)。

2化學(xué)水處理控制系統(tǒng)原理和構(gòu)成

2.1PLC自動(dòng)控制系統(tǒng)

由于電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)工藝流程十分復(fù)雜，采取了冗余星型控制網(wǎng)絡(luò)方式，采用數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到百兆的TCP/IP以太網(wǎng)作為通信回路。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備連接應(yīng)用冗余方式的以太網(wǎng)交換機(jī)，數(shù)據(jù)交換機(jī)與水系統(tǒng)操作員工作站、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器及子站控制系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，采用網(wǎng)關(guān)設(shè)備實(shí)現(xiàn)與SIS、輔助車間控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互接?；瘜W(xué)水處理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)需要在鍋爐補(bǔ)給水控制站、1-2號(hào)發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水精處理控制室分別設(shè)置一臺(tái)網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)。

2.2化學(xué)水控制系統(tǒng)

該控制系統(tǒng)需要在鍋爐補(bǔ)給水車間中設(shè)置集中控制室，內(nèi)部有三臺(tái)控制功能相同的操作員管理站，采用冗余以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)水處理系統(tǒng)的監(jiān)控。1-2號(hào)發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水精處理控制室中采用一臺(tái)操作員站，精處理控制系統(tǒng)可以采用光纖來(lái)與化學(xué)水控制系統(tǒng)組建起控制網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)控制設(shè)備調(diào)試完成之后，1-2發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水精處理控制室內(nèi)不需要再另設(shè)值班人員，可以在化學(xué)水系統(tǒng)控制室采取集中監(jiān)控。

2.3 LCD操作員站

該站點(diǎn)為化學(xué)水控制系統(tǒng)的關(guān)鍵監(jiān)測(cè)控制站，可以對(duì)獲取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，需要保證數(shù)據(jù)至少存儲(chǔ)兩周時(shí)間，可以通過(guò)LCD來(lái)演示動(dòng)態(tài)的控制畫(huà)顧，顯示出控制趨勢(shì)，對(duì)歷史據(jù)進(jìn)行調(diào)用和打印，根據(jù)控制工藝要求來(lái)設(shè)置參數(shù)，超過(guò)控制上下限進(jìn)行語(yǔ)音報(bào)警，制作出數(shù)據(jù)表格?；瘜W(xué)水控制趨勢(shì)可以通過(guò)點(diǎn)取畫(huà)設(shè)置參數(shù)來(lái)加入成組控制功能，每個(gè)組控制趨勢(shì)模擬量不可以低于5個(gè)控制點(diǎn)，需要采用不同的顏色來(lái)進(jìn)行區(qū)分，同時(shí)設(shè)置數(shù)量不可低于5組。LCD畫(huà)面可實(shí)時(shí)顯示出工藝流程、已選用的控制方式，可以對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，演示出順序控制狀態(tài)，根據(jù)控制對(duì)象數(shù)據(jù)來(lái)成組進(jìn)行顯示。如果實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)置的報(bào)警上限或，被控制對(duì)象存在運(yùn)行故障或產(chǎn)生異常狀態(tài)時(shí)，可以采用不同的顏色來(lái)進(jìn)行顯示，應(yīng)用CRT顯示屏字幕閃爍來(lái)進(jìn)行報(bào)警。根據(jù)控制工藝流程來(lái)對(duì)組態(tài)數(shù)據(jù)畫(huà)面進(jìn)行設(shè)計(jì)，需要保證足夠數(shù)量的幅數(shù)，可以保證工藝控制可以完整地演示出來(lái)，也可以設(shè)置控制方式。

化學(xué)水處理控制系統(tǒng)需要在鍋爐補(bǔ)水控制室中設(shè)置3臺(tái)具備同樣控制功能的操作員站，在1-2號(hào)發(fā)電機(jī)組凝結(jié)水精處理控制室設(shè)置1臺(tái)操作站。鍋爐補(bǔ)給水控制室中每臺(tái)操作員站都可以對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可把操作員站納入到工程師站的管理，可以對(duì)化學(xué)水處理控制工藝進(jìn)行編程。LCD控制站顯示器分辨率不得小于1280*1024，鼠標(biāo)作為操作定位裝置，在對(duì)組態(tài)畫(huà)面進(jìn)行點(diǎn)擊次數(shù)不得超過(guò)2次，每個(gè)控制站還需要配置鍵盤(pán)，需要具備字母和數(shù)字按鍵，工作站操作人員可以調(diào)用生產(chǎn)管理所需要的畫(huà)面，每個(gè)鍵功能可以由操作人員進(jìn)行編程來(lái)定義。采用Windows操作系統(tǒng)，控制軟件采用中英文界面，要以實(shí)現(xiàn)雙網(wǎng)通信。LCD屏上需要同時(shí)顯示不少于4幅的控制畫(huà)面，控制響應(yīng)時(shí)間不得超過(guò)2秒，組態(tài)畫(huà)面的顯示時(shí)間不得超過(guò)1秒，顯卡不得低于128MB。控制站主機(jī)需要采用性能可靠的工控機(jī)，工作主頻不得低于2.4GHz，內(nèi)存配置不得低于1G，硬盤(pán)容量不得低于80G，控制站應(yīng)該具備語(yǔ)音報(bào)警功能。上位機(jī)顯示器不得低于24寸，方便給操作人員對(duì)工藝流程進(jìn)行監(jiān)視，組態(tài)畫(huà)面要求簡(jiǎn)潔美觀。

操作站需要具備的功能有：（1）自動(dòng)控制方式，在該控制方式下不需要操作人員控制，化學(xué)水處理系統(tǒng)可以根據(jù)設(shè)置好的工藝需要，程序會(huì)按著要求來(lái)進(jìn)行控制。（2）半自動(dòng)控制方式，該種控制方式操作比較靈活，需要操作的內(nèi)容比較多，可以根據(jù)要求設(shè)置暫停，人工干預(yù)及跳步功能，根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)情況進(jìn)行強(qiáng)制啟停。按著控制要求設(shè)置控制中斷點(diǎn)，需要操作人員干擾下方可以進(jìn)入到后續(xù)的控制程序。當(dāng)操作人員點(diǎn)擊暫停鍵時(shí)，化學(xué)水處理系統(tǒng)中的電控閥門(mén)、機(jī)泵等都停止運(yùn)行，當(dāng)計(jì)時(shí)完成之后人工干預(yù)功能取消，自動(dòng)控制程序開(kāi)始運(yùn)行。跳步鍵是在暫停鍵功能啟動(dòng)后，跳步功能方可以生效，跳步鍵控制功能是在該程序段時(shí)進(jìn)行循環(huán)跳步。把暫停鍵功能取消后，控制系統(tǒng)從跳步程序段后面開(kāi)始運(yùn)行。

2.4PLC控制程序設(shè)計(jì)

電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)陽(yáng)床投入控制主要采用移位寄位器SR來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，該寄存器計(jì)數(shù)兩個(gè)端口進(jìn)行串聯(lián)，并設(shè)置時(shí)鐘控制端、復(fù)位端功能。陽(yáng)床投運(yùn)主要有三個(gè)步驟，需要由移位寄存器對(duì)每個(gè)步驟進(jìn)行控制，每步所需要的時(shí)間由時(shí)鐘控制端來(lái)實(shí)現(xiàn)，定時(shí)電路形成脈沖，計(jì)時(shí)器T600每間隔1分鐘形成一個(gè)時(shí)鐘脈沖。T601每間隔3分鐘形成脈沖，從而控制時(shí)間繼電器線圈。此移位寄存器主要用于陰床投運(yùn)流程的控制。如果運(yùn)行標(biāo)志位置1時(shí)，開(kāi)啟陽(yáng)床進(jìn)水閥門(mén)、上部排氣閥門(mén)和驅(qū)動(dòng)清水泵運(yùn)行，一分鐘后，第一步繼電器置0，第二部繼電器置1，打開(kāi)陽(yáng)就要正排門(mén)，把上部排氣閥門(mén)關(guān)閉，再經(jīng)過(guò)3分鐘之后，第二部繼電器置0，第三步定時(shí)器置1，陽(yáng)床正排閥門(mén)關(guān)閉，出水閥門(mén)打開(kāi)，然后把風(fēng)機(jī)投入運(yùn)行。

3.結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)采用PLC控制方式后，控制精度得到進(jìn)一步提升，減少了作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，發(fā)電機(jī)組的凝結(jié)水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)人值守，有效地降低生產(chǎn)成本，提高了對(duì)化學(xué)水處理系統(tǒng)設(shè)備的管理水平。