PLC在電廠化學控制系統中的應用

王奎棟 邵英暉

(興安熱電有限責任公司,內蒙古興安盟 137400)

PLC在電廠化學控制系統中的應用

王奎棟 邵英暉

(興安熱電有限責任公司,內蒙古興安盟 137400)

PLC程控—是可編程序控制器(Programmable logic controller),簡稱PLC。可編程序控制器是一種以計算機(微處理器)為核心的通用工業控制裝置,目前已被廣泛的應用于工業生產的各個領域。現代可編程序控制器采用微處理器(Microprocessor)作為中央處理單元,其功能大大增強,它不僅具有邏輯控制功能,還具有算術運算,模擬量處理和通訊聯網功能。近年來,PLC的發展異常迅猛,產品更新換代的速度明顯加快,功能日益增強,應用領域愈加廣泛。在電廠化學生產過程中,大量的開關量順序控制,它按照邏輯條件進行順序動作,并按照邏輯關系進行連鎖保護動作的控制,及大量離散量的數據采集。傳統上,這些功能是通過氣動或電氣控制系統來實現的。電氣控制部分的各種控制閥門和聯鎖開關較多,其中任一環節的工作狀態的穩定性和可靠性都將對整個化學水自動控制部分產生相關連的影響。針對這樣的實際狀況,在電廠化學水的控制部分采用了由PLC系統構成的程序控制。從而完成化學水處理部分的啟動、停止、暫停、再啟動以及相關電磁閥箱、風機、泵的控制。化學水部分的運行(送水)和再生指令全部自動進行。

PLC 電廠化學 控制系統 應用發展

烏蘭浩特第二熱電廠的化學水處理控制系統是采用的施耐得PLC控制器。，控制化學水處理過程中制水運行、過濾器沖洗、陽床反洗再生、陰床反洗再生及混床再生的全過程程序控制的實現.水處理設備為浮動床，除鹽水為二級除鹽系統，實行二套單元制系統，熱網補水為母管制，三臺鈉浮動床進行對熱網補水進行軟化處理。系統設計出力為42T/h，最大時為66T/h，熱網補水量按160T/h設計的。

1 水處理的流程

(1)鍋爐補給水處理系統為：深井水→生水加熱器→生水箱→生水泵→高效纖維過濾器→強酸陽浮床→除二氧化碳器→中間水箱→中間水泵→陰浮床→混合浮床→除鹽水箱→除鹽水泵→加氨加聯氨處理→除氧器。

(2)熱網補給水處理系統為：深井水→生水加熱器→生水箱→生水泵→高效纖維過濾器→鈉浮床→軟化水箱→軟化水泵→熱網除氧器。

2 PLC在化學水處理中的應用方法

2.1 系統硬件配置(如圖1)

圖1

系統由兩臺上位計算機和一套冗余PLC系統構成。上位計算機系統采用工業級計算機構成的監測與控制系統，計算機上安裝ControX2000工業監測與控制系統軟件，通過合理的系統設計和系統組態，實現對整個化學水處理工藝流程的動態監視和控制。通過上位計算機系統工業控制傳輸網絡，實現對整個生產工藝工程的自動化管理和控制

PLC選用施耐德公司PPC11冗余控制器，控制系統采用雙機熱備冗余方式，通過遠程I/O的方式連接現場需要監測與控制的點，遠程I/O由通訊處理器和PPC11系列I/O模塊組成。冗余的主控制站可以保證系統的停機維護時間為零，最大限度的減少人對系統的干預。主控制系統熱備系統和遠程I/O控制站之間采用工業以太網總線傳輸網絡，實現信息的可靠、安全、穩定的傳輸。

上位計算機系統安裝與PLC控制單元之間采用工業以太網傳輸網絡。以太網屬國際標準，工業以太網已達到高傳輸安全性和可靠性要求，現已廣泛用于程序維護、傳遞數據、監控、連接人機界面、記錄事件和告警。工業以太網具有高傳輸速率(目前達到100M)、集線器技術的確定性、不需考慮網絡的拓撲結構、傳輸物理介質多樣(雙絞線、光纖、同軸電纜)、集線器的應用可不考慮網絡的擴展等優點。

通過以太網絡將上位計算機系統和現場監測與控制點緊密的結合為一個整體，構成一個完整的系統。在這樣高速傳輸網絡上，可以很方便的利用PLC系統所特有的功能，實現對整個控制系統的計算機在線遠程診斷功能。

2.2 系統軟件組成

ControX2000通用監控軟件是一種先進的工業控制用軟件，它融過程控制設計、現場操作以及工廠資源管理于一體，將一個企業內部的各種生產系統和應用以及信息交流匯集在一起，實現最優化管理。它基于Microsoft Windows 98、Windows 2000、Windows NT操作系統，內部采用真正的Client/Server體系結構，用戶可以在企業網絡的所有層次的各個位置上都可以及時獲得系統的實時信息，無論是在控制現場還是在辦公室內，都可以進行交互式的操作，讓操作者和管理人員作出快捷有效的決策。采用controX2000通用監控軟件制作工業監控工程，可以極大地增強用戶生產線的能力、提高工廠的生產力和效率、提高產品的質量、減少成本及原材料的消耗。它適用于從單一設備的生產運營管理和故障診斷，到網絡結構的分布式大型集中監控管理系統的開發。

其構成的程控流程如下：

陽床再生過程——落床：開啟排氣門1min，后關閉排氣門1min；啟動噴射：同時開啟陽床、反洗排水門、進酸門、酸噴射入口門2min，啟動再生泵0.5min；進酸：開啟噴射器酸入口門50min；置換：關閉噴射器酸入口門30min+置換結束后停止，再生泵運行0.5min，同時關閉酸噴射器水入口門、陽床進酸門、反洗排水門2min；反洗：有其他系列運行時，方可對系列進行反洗，開啟反洗排水門1.5min，反洗入口門20min，反洗結束，關閉反洗水入口門1.5min，關閉反洗排水門1.5min，此設備處于設備狀態。

陰床再生過程——落床：開始：排氣門0.5min，后關閉排氣門0.5肟諉min，啟動再生泵0.5mi；進堿：開啟噴射器堿入口門50min；置換：關閉堿噴射器入口門30miin，置換結束后，停止再生泵運行0.5min，同時關閉堿噴射器水口門、陰床進堿門，反洗排水門2min；反洗：有其他系列運行時，方可對系列進行反洗，開啟反洗排水門1.5min，開啟反洗入口門30min，反洗為結束，關閉反洗水入口門1.5min，關閉反洗排水門1.5min，此設備處于備用狀態。

混床再生——洗前排水排氣：開空氣門、中間排水門、正洗排水門、10MIN、關閉正洗排水門、中間排水門；反洗分層：開反洗排水門1MIN、反洗入口門1MIN、反洗20MIN；靜止：關反洗水入口門1MIN、反洗排水門1MIN靜止5MIN；排水：開正洗水門1MIN、排水3MIN、關閉空氣門1MIN、正洗排水門1MIN；予噴射：同時開啟混床中間排水門、進酸門、進堿門、酸噴射器水入口門、堿噴射器水入口門、2MIN、啟動再生泵；進酸堿：同時開啟酸噴射器進酸門、堿噴射器進堿門1MIN進酸45MIN、進堿50MIN；置換：進酸結束后，關閉酸噴射器進酸門，置換30MIN，進堿結束后關閉堿噴射器進堿門置換30MIN，停止再生泵運行、同時關閉酸噴射器水入口門、堿噴射器水入口門、進酸門、進堿門；小正洗對沖：開混床入口門、空氣門2MIN、小正洗時間20MIN、關中間排水門1MIN、開正洗排水門1MIN、時間20MIN、關入口門；排水、排氣：開中間排水門10MIN、關正洗排水門、中間排水門、空氣門1MIN；混脂：開反洗排水門1MIN、壓縮空氣門1MIN、進氣5MIN、關閉壓縮空氣門、反洗排水門1MIN；備用：開入口門、空氣門、1MIN、空氣門出水后開正洗排水門、1MIN、關空氣門1MIN、正洗結束后、關正洗排水門、入口門。

水處理系統所有控制閥采用就地和遠程控制方式，即使在程控系統完全故障的情況下還可以通過就地控制實現手動制水，保證機組鍋爐的可靠用水。控制箱上選用3位選擇開關，分別為就地開、就地關、遠程控制。選擇遠程控制時，控制閥由操作員在操作站上控制。操作員可以在操作站對控制閥進行狀態監視和動作控制，對控制閥的控制可分選擇自動和手動方式。在自動方式時控制閥受PLC邏輯程序控制，在手動方式時控制閥由操作員直接在操作界面上點擊控制。

一級除鹽設備的投運和再生由PLC實現自動控制，也可通過鍵盤和鼠標在控制室內的操作站上進行遠方操作。一級除鹽設備的出水導電率超過規定值或周期制水量達規定值時，自動解列并報警，然后自動投入再生程序。混合離子交換器的投運和再生由PLC實現自動控制，或者通過鍵盤和鼠標進行遠方操作。

2.3 應用中現存的問題

由于目前PLC程控技術的發展以及在輔助系統，尤其是化學水系統的廣泛應用，使得個設計院及PLC制造商清楚地認識到輔助系統PLC程控是一塊寶貴資源，不惜重金以各種手段紛紛搶占這塊市場。這樣由于他們的技術水平各有不同，生產出的產品質量也就良莠不齊。，在競標中贏得項目，降低成本，往往造成該系統獨立，不能將信息上傳至DCS，難以進行有效的維護，開放性能差，甚至不能將信息資源完全共享，從而全面有效地向MIS系統開放，致使化學水系統成為全廠信息化管理的孤島。而另一個不可回避的事實則是由于機組容量的增加，化水等輔機容量亦相應增大，這樣勢必造成PLC控制系統輸入輸出I／O測點的增加，造成各類模件增加，機柜數量龐大，系統復雜。單是龐大的PLC系統硬件這一項就將花費電廠的大筆建設費用。不少電廠也因價格昂貴放棄了PLC程控的打算。退而求其次改用常規儀表盤這種控制方式。

3 PLC應用與發展

現在由于PLC的應用越來越廣泛，可以為用戶配置柔性制造系統fms計算機集成制造系統CIMS。以能進行對整個工廠的監控，管理，并發展了技術，提高了可靠性。目前PLC主要向兩個方向發展：一是綜合化控制系統，它已經突破了原有的可編程控制器的概念，將工廠生產過程控制與信息管理系統密切結合起來，甚至向上為EMS和ERP系統準備了技術基礎，這種發展趨勢會使得ERP系統有了堅實的技術基礎，從而會帶來工業控制的大發展。實現電子信息化工廠；二是微型可編程控制器發展迅速，體積如手掌大小，功能可覆蓋工廠設備及整個車間的控制功能，并具備聯網功能，微型化的可編程控制器使控制系統可將觸角延伸到工廠的各個角落。

新一代可編程控制器的技術現狀。

執行多任務功能，就是可同時安裝幾個CPU模板，每個模板執行各自的任務，控制與執行任務相關的I/O模板。網絡能力的強化；高速化處理功能；集成化軟件；微型化；信息技術滲入可編程控制器；具有容錯和冗余性能的故障防止型可編程控制器已經出現，具備再現插拔的雙通道的信號模板和電源模板。

隨著國民經濟的發展，PLC可編程序控制器在各個領域的應用會更加廣泛。

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