化學水處理程控改造中PLC的應用

摘 要：文章對我公司二、三期新建機組化學水處理程控改造進行了總結，并詳細闡述了化水程控改造的意義及控制要點。

關鍵詞：水處理程控；改造；PLC程序

1 概述

2005年我公司二、三期擴建化學新上一套制水單元系列，整個工藝過程十分復雜。由于手動操作勞動強度大，所以不宜采用手動操作。而一般水處理程序器的靈活性和可靠性都比較差，使用和維護起來比較麻煩。此外，一般的水處理程序器還需要配置大量的繼電器及其配線。

2 化學水處理程控改造PLC的工作原理及控制要求

我公司化學水處理系統的運行方式為一級除鹽加混床。由于離子交換劑在交換器中有一定的使用時效，如果在水的除鹽過程中交換劑失效后沒有及時采取行動，則會導致除鹽水水質劣化。工作人員發現交換劑失效以后，要立即采取措施，停止系統運行，對交換劑進行反洗，反洗結束后，用酸（或堿）溶液對交換劑進行再生處理，最終達到恢復交換劑交換能力的目的。下一步就可以將反洗過的交換劑繼續投入使用，經過不斷地運行反洗再運行直到滿足水質要求。在程控改造PLC制水的過程中，由工業電導率儀負責監督并監測交換器的出水質量是否合格。10微西/厘米是一級除鹽水導電率的一個臨界點，一旦一級除鹽水導電率超過10微西/厘米，系統就會自動停止運行。在設備整個的運行過程中，有些設備不能直接用輸出繼電器帶動，必須通過中間繼電器，此時就要啟動相應的泵或風機。

3 改造方案

（1）化學水處理系統控制設備選用了與1號機組DCS系統相同的硬件設備，即施耐德公司的MODICON昆騰140系列控制設備。它共設計兩個控制站，采用單網雙卡雙機熱備用的方式。此外每個控制站都預留了與1號機組DCS系統通訊的MB+接口。

（2）控制系統在結構上采用遠程式結構，共設計有四個遠程站，遠程控制站與控制站主機的通信需要通過通訊適配器操作。為了提高系統運行的可靠性，遠程通信接口采用了雙口。

（3）控制系統的上位機監控軟件出自Intellution公司，由一個操作員站和一個工程師站組成其控制系統。

（4）所有的開關量輸出通道均采用歐姆龍繼電器進行隔離以提高控制系統運行的可靠性。

（5）化學水處理控制室內的監控盤臺全部取消，盤臺上面的監視儀表、開關、按扭全部進入控制系統實現微機監控。同時在原位置重新布置六面機柜，包括一面電源柜，一面變送器柜，四面控制柜。

（6）系統采用兩路交流220伏電源進行供電，并配有全自動電源切換器，同時直流24伏電源也采用雙電源箱供電。

（7）系統電源柜內安裝的主要設備有全自動電源切換器及其附屬器件，到各控制柜及就地設備的220伏分電源開關。

（8）系統變送器柜內安裝的主要設備是二十二臺轉機、泵的電流變送器及其附屬器件，電流變送器的輸出信號送到控制柜進行數據采集和CRT顯示。

（9）系統四臺控制柜內安裝的主要設備是四個遠程站及24伏電源箱、電源開關、輸出繼電器等附屬器件。

（10）化學水處理系統原有的聯鎖、報警、自動調節功能全部保留，并由新的控制設備（PLC控制器）來實現。十三臺變頻泵的遠方控制也由微機操作來實現。

（11）由于一期的控制電纜全部保留，因長度不夠，絕大部分需要焊接。一期原有的槽盒電纜由于寬度不夠（30厘米），需更換成40厘米的槽盒，換下來的槽盒可用到二期。

（12）對于部分化學分析儀表和部分液位計，由于對化學水程控的影響不大，本次改造不上，待條件允許時再上（但在控制系統留有I/O接口），具體名稱見設備清單。

（13）一期化學水處理系統在改造前及改造期間，需要對系統做臨時的措施。微機監控系統的人機介面應依據一、二化學水處理系統的情況進行統一繪制。

4 控制裝置構成

化學水處理的控制裝置由一個CPU裝置和三個I/O擴展裝置組構成?？刂蒲b置的功能和任務是負責控制整個系統的正常運行。其中共有五個開關量輸入單元ID218作為控制裝置的現場開關量輸入用。而作為控制裝置輸出用的有19個輸出單元OC221以及1個晶體管輸出單元OC411。此外，控制裝置中用于與上位機通訊有一個鏈接單元LK-201。C1000H內部都是無觸點電路，這些無觸點電路與各種控制元件等效。除此之外，還有輸出繼電器提供一個常開觸點能使用戶強制電氣單元或執行單元。操作臺臺面上的采集輸入信號在整個系統運行中起到至關重要的作用?？刂蒲b置通過它輸出信號驅動負載動作。采集輸入信號包括選擇開關、按鈕、儀表等，它們必須經CPU處理后才能起到作用。

5 PLC程序

5.1 反洗

當陽床失效后，如果00404接通，則自動控制開關00402接通，此時內部繼電器05201通電，導致與它相關的觸點動作，接著內部繼電器05201通電，反洗定時器TIM032、TIM033開始計時后，系統開始反洗。CNT033的計數輸入為T032，每當T032計達到60秒時，CNT033計數減1。當CNT033減夠15時，計數器自動清零。輸出繼電器02603、02602帶電，將反洗出水門和反洗進水打開，啟動自用泵。

5.2 預噴射

定時器CNT033到達15分鐘時，反洗規定時間達到，繼電器05201失電，此時反洗過程結束，各閥門進入關閉狀態。此時內部繼電器05202帶電，反洗定時器TIM034、CNT035開始計時后，然后輸出繼電器02603、02606、01300帶電，最后打開進酸門、噴射器進水門和反洗排水門，自用泵啟動。

5.3 再生

當定時器CNT035到達5分鐘時，預噴射規定時間到達，繼電器05202失電，預噴射過程結束，各閥門關閉。同時，內部繼電器05203帶電，啟動預噴射定時器TIM036、CNT037，輸出繼電器02603、02606、01300、01301帶電，此時打開進酸門、噴射器進水門、計量箱出酸門和反洗排水門，自用泵開始啟動。

5.4 置換

當定時器CNT037到達80分鐘時，再生規定時間到達，繼電器05203失電，整個再生過程結束，各閥門進入關閉狀態。此時內部繼電器05204帶電，接著分別將置換定時器TIM038、CNT039啟動，輸出繼電器02603、02606、01300帶電，最后依次把進酸門、噴射器進水門和反洗排水門打開，自用泵啟動。

5.5 正洗

當置換時間滿60分鐘時，繼電器05204失電，至此整個置換過程結束，各閥門均進入關閉狀態。此時內部繼電器05205帶電，正洗定時器TIM040和CNT041開始計時后，輸出繼電器02605、02600帶電，然后打開正洗排水門和進水門，自用泵開始進入工作狀態。

5.6 備用

定時器CNT041達到35分鐘時，正洗結束，繼電器05205失電，正洗過程的閥門均關閉。同時內部繼電器06000帶電，CNT041復位，設備進入備用狀態，備用指示燈開啟。

5.7 運行

當制水條件滿足，發出繼電器00403帶電的指令，指令作用后其常閉觸點斷開，最后導致06000失電。此時設備的備用狀態結束，接著啟動制水按鈕00400就可以進行制水。這就是水處理程序進行循環操作的過程。

參考文獻

[1]Q/CDT-CCSCC 106 0401-2013.化學檢修規程[S].

[2]Q/CDT-CCSCC 105 0401-2013.200MW機組化學運行規程[S].

[3]施耐德昆騰PLC熱備系統手冊[S].