水處理控制系統(tǒng)中PLC組態(tài)軟件的運(yùn)用

張國(guó)領(lǐng)

江蘇核工業(yè)格林水處理有限責(zé)任公司

水處理控制系統(tǒng)中PLC組態(tài)軟件的運(yùn)用

張國(guó)領(lǐng)

江蘇核工業(yè)格林水處理有限責(zé)任公司

作者介紹了PLC組態(tài)軟件在水處理控制系統(tǒng)中的運(yùn)用，重點(diǎn)闡述了該系統(tǒng)的組成要素和功能特點(diǎn)。該軟件自應(yīng)用以來，幫助水處理控制系統(tǒng)運(yùn)作正常，符合國(guó)家發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)和要求，對(duì)系統(tǒng)的完善和改進(jìn)發(fā)揮了積極的作用，在保質(zhì)保量的前提下提供給廣大用戶極大的便利。

PLC；組態(tài)軟件；水處理；完善和改進(jìn)

1、前言

水處理控制系統(tǒng)是國(guó)家水電站發(fā)電設(shè)備中的重要組成部分，該部分運(yùn)行的可靠性、安全性和穩(wěn)定性直接影響到國(guó)家水電站的發(fā)電情況和處理進(jìn)度，由于水處理控制系統(tǒng)設(shè)備數(shù)量多、操作步驟多和工藝復(fù)雜，不能很好地領(lǐng)會(huì)控制系統(tǒng)的思想，也不能有效地維護(hù)控制。

該套水處理控制系統(tǒng)是國(guó)家有關(guān)部門長(zhǎng)時(shí)間研制及重金投入開發(fā)，主要是通過PLC組態(tài)軟件對(duì)多介質(zhì)過濾器的投運(yùn)、停運(yùn)、再生、清洗、再生實(shí)行手動(dòng)、半自動(dòng)及全自動(dòng)機(jī)能控制，大大節(jié)省了人力，節(jié)約了生產(chǎn)成本，提高了工作效率，加快了系統(tǒng)運(yùn)作的速度，在保質(zhì)保量的前提下提供給廣大用戶極大的便利。

1.1 水處理控制系統(tǒng)

水庫(kù)來水——多介質(zhì)過濾器——中間水箱——升壓泵——過濾系統(tǒng)——清凈聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)——中和池排污泵——全自動(dòng)風(fēng)機(jī)——地下水箱——發(fā)電系統(tǒng)——水電站

1.2 水處理控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

該系統(tǒng)根據(jù)管理集中、控制分散的原則，采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，將整個(gè)控制結(jié)構(gòu)分為三層，第一層為中央控制層，主要完成設(shè)定值的操作輸入通訊及運(yùn)行管理；第二層為現(xiàn)場(chǎng)控制層，以PLC為控制核心，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集、控制算法的實(shí)現(xiàn)、控制命令的下發(fā)以及傳輸信號(hào)的連鎖反應(yīng)功能；第三層為最終執(zhí)行層，即各類的感應(yīng)器和傳送器等，完成上一層下達(dá)給下一層的所有控制指令和數(shù)據(jù)采集。

系統(tǒng)的操作功能要求系統(tǒng)能夠在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備無故障的情況下實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，一般情況下設(shè)備的啟動(dòng)和單步操作方式必須選擇整組營(yíng)運(yùn)才可以進(jìn)行下一步的深度分析。操作程序啟動(dòng)時(shí)能夠自動(dòng)檢測(cè)，自動(dòng)提示，自動(dòng)報(bào)警，便于管理和數(shù)控。

因?yàn)樗幚砜刂葡到y(tǒng)比較復(fù)雜龐大，所涉及的控制對(duì)象比較多，由于PLC可編程控制器的CPU功能性強(qiáng)，可選范圍廣并具有通用的處理結(jié)構(gòu)，通用指令系統(tǒng)和高性能的通訊系統(tǒng)，允許與其他裝置相互連接，這大大增強(qiáng)了應(yīng)用控制和數(shù)據(jù)交換能力。當(dāng)水處理控制系統(tǒng)設(shè)備規(guī)模較大，控制功能較為復(fù)雜的時(shí)候，采用這種分散式控制結(jié)構(gòu)，可以充分發(fā)揮PLC組態(tài)軟件強(qiáng)大的運(yùn)輸處理能力和協(xié)助終端分析理解能力。將PLC用于水處理控制系統(tǒng)中，大大減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率和系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，為社會(huì)創(chuàng)造了有利價(jià)值，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)發(fā)展觀的管理模式。

2、系統(tǒng)組成

本系統(tǒng)采用PLC組態(tài)軟件+水處理自動(dòng)控制方式進(jìn)行。系統(tǒng)采用新型配置：大型終端CPU、電源模塊、通訊單元采用采用雙機(jī)熱備轉(zhuǎn)化配置。大型終端CPU通過雙機(jī)采錄相關(guān)信息后，當(dāng)一臺(tái)CPU發(fā)生突發(fā)故障時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)切換至另一臺(tái)CPU運(yùn)行。當(dāng)一路通訊中斷時(shí)，系統(tǒng)可自動(dòng)切換到另一條網(wǎng)路通訊，當(dāng)主機(jī)功能出現(xiàn)故障時(shí)系統(tǒng)可自動(dòng)切換至備用單元進(jìn)行下一單元的傳輸，可保障系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行，保證了處理過程的穩(wěn)定性和可靠性。

處于底層的過程控制級(jí)一般由分散的現(xiàn)場(chǎng)控制站、數(shù)據(jù)采集站等就地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和全局控制，并通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳送到生產(chǎn)監(jiān)控級(jí)計(jì)算機(jī)。生產(chǎn)監(jiān)控級(jí)對(duì)來自過程控制級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中和管理。

2.1、軟件組成

PLC組態(tài)軟件使用可編程序的記憶以存儲(chǔ)指令，用以執(zhí)行邏輯、順序、計(jì)時(shí)和計(jì)算功能，通過系統(tǒng)輸入的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行編排和重置，并通過模擬信號(hào)進(jìn)行輸出，以控制各種機(jī)械的正常運(yùn)行。PLC組態(tài)軟件是有專業(yè)性的，只能適合于某種領(lǐng)域內(nèi)大型終端機(jī)器使用的軟件。工作控制中形成的組態(tài)結(jié)果是用在實(shí)時(shí)監(jiān)控處理系統(tǒng)的全方位信息采集的，所分為控制層、監(jiān)控層、管理層三層，不但及時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制，且在處理控制系統(tǒng)中完成上傳下達(dá)、組態(tài)開發(fā)的重要作用。

CPU作為PLC的核心，它按PLC的程序賦予的功能接受并儲(chǔ)存水處理控制系統(tǒng)輸入的所有用戶數(shù)據(jù)，用掃描的方式采集由現(xiàn)場(chǎng)輸入裝置送來的狀態(tài)進(jìn)行綜合分析，并存入規(guī)定的寄存器中進(jìn)行編排。作為水處理控制系統(tǒng)的重要核心組成部分，PLC與各種機(jī)械的電器回路接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號(hào)狀態(tài)，輸出點(diǎn)反映輸出鎖存器狀態(tài)。輸入模塊將電信號(hào)變換成數(shù)字信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng)，輸出模塊相反。

2.2、軟件的具體操作流程：

電源輸入—內(nèi)部處理信息—分析數(shù)字信號(hào)—輸入處理（遠(yuǎn)程輸送）—通信服務(wù)綜合運(yùn)用（外設(shè)、總線服務(wù)）—更新數(shù)據(jù)庫(kù)—特殊寄存器—運(yùn)行方式選擇—執(zhí)行判斷程序—輸出處理—再次執(zhí)行判斷—PLC服務(wù)正常—存放并通知錯(cuò)誤結(jié)果—CPU進(jìn)行強(qiáng)制停止—修正錯(cuò)誤存入正確信息—連接最終系統(tǒng)中樞。

運(yùn)行于系統(tǒng)人機(jī)界面的工作站、服務(wù)器等軟件，將提供最終整理和收集的信息進(jìn)行事件分析，進(jìn)行遠(yuǎn)程操作控制等應(yīng)用功能。

該系統(tǒng)要求在PLC組態(tài)軟件的控制下實(shí)現(xiàn)多介質(zhì)過濾器的投運(yùn)、停運(yùn)、反洗過程；中間水箱自動(dòng)接受信號(hào)運(yùn)作，通過水位的高低來反饋信號(hào)給多介質(zhì)過濾器以決定投運(yùn)數(shù)量；超濾變頻升壓泵自動(dòng)啟停、變頻調(diào)節(jié)、以及對(duì)過濾器的反洗；過濾系統(tǒng)經(jīng)過信號(hào)轉(zhuǎn)換刺激反洗過程持續(xù)升級(jí)，啟動(dòng)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行清凈模式，促進(jìn)水循環(huán)的潔凈度；分離排出的污水經(jīng)過排污泵的篩查功能，分離出干凈的水體；再經(jīng)全自動(dòng)風(fēng)機(jī)降低系統(tǒng)的溫度和熱度，幫助地下水箱順利接水、抽水、蓄水等步驟實(shí)現(xiàn)水處理控制系統(tǒng)的正常操作。

我們必須對(duì)PLC進(jìn)行合理的系統(tǒng)組態(tài)和配置，既要力求科技含量高、工藝先進(jìn)、操作簡(jiǎn)單和效果明顯，又要做到系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理、性能價(jià)格比高。在長(zhǎng)期的PLC的實(shí)踐中，才能總結(jié)出比較出色的軟件設(shè)備操作，水處理控制系統(tǒng)進(jìn)行充分的投入后，才能有效提供系統(tǒng)運(yùn)行的效率和制水質(zhì)量，為電力的進(jìn)行做好有力的保障。