PLC在電廠補水自動控制中的應用

顧文業(yè)

摘要：目前，大部分二級發(fā)電廠都應用了中壓系統(tǒng)補水處理技術(shù)。該系統(tǒng)能夠有效過濾清水，為了更好地運行該系統(tǒng)，必須通過自動化控制技術(shù)來實現(xiàn)對系統(tǒng)的管理和控制。文章闡述了在電廠補水自動控制工程項目中引入PLC的優(yōu)勢，并對系統(tǒng)組成、組態(tài)以及控制要求進行了論述，希望能夠為電廠提升水處理系統(tǒng)的運行效率提供思路借鑒。

關(guān)鍵詞：電廠補水；PLC；自動控制技術(shù)；二級發(fā)電廠；中壓系統(tǒng) 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM764 文章編號：1009-2374（2016）06-0043-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.06.022

中壓補水處理系統(tǒng)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對化學水的有效處理，經(jīng)該系統(tǒng)處理過的水分還能夠通過二級除鹽處理生成鍋爐所需的除鹽水，為廠房汽輪機、鍋爐的高效使用創(chuàng)造了更加有利的條件。為了保證中壓補水處理系統(tǒng)能夠更加高效地運行，各個發(fā)電廠已經(jīng)開始探索通過一些切實可行的自動控制技術(shù)，通過設(shè)計自動程序和設(shè)定人工參數(shù)，對該系統(tǒng)進行全面有效的管理控制。

1 水系統(tǒng)概況

本文以某二級發(fā)電廠為例，對該電廠運用PLC對中壓補水處理系統(tǒng)進行自動控制的應用情況進行詳細闡述。該發(fā)電廠中，配備的水位系統(tǒng)設(shè)備主要包括活性炭過濾器3臺、精密型過濾器2臺、雙介質(zhì)過濾器4臺、滲透裝置2套，即除炭型、三態(tài)一級型混床裝置。其化學水補給處理系統(tǒng)由各個設(shè)備處理設(shè)備的管道相互連接組成，水泵流出的水在進入到雙層介質(zhì)過濾器中后，可過濾掉大型的顆粒懸浮物，再進入到二層過濾器中，經(jīng)活性炭過濾器可以保持水導電度及渾濁度，緊接著進入到第三層過濾器裝置中，即反滲透裝置，能夠去除含鹽粒子，經(jīng)過三層式處理后，化學水已經(jīng)淡化，僅需通過除碳器就能消除多余的二氧化碳，上述處理完成后，就可進入到專業(yè)混床中再次除鹽處理，當測定經(jīng)處理的水達到一定的導電度、pH值、水流量、壓力值、二氧化硅含量標準后，就可將其運往主廠房中。當雙介質(zhì)鍋爐和活性炭過濾器失去了混床效果，就需要重新處理化學水，處理過程中，一些反滲透裝置運行結(jié)束后，應該立即進行清理，避免影響水處理效果。在以上水處理操作中引入計算機系統(tǒng)和PLC，能夠大大提高處理效率和水質(zhì)量。

2 PLC補水自動控制系統(tǒng)的組成

在補水自動控制系統(tǒng)中，計算機系統(tǒng)和PLC是核心和基礎(chǔ)，其主要作用是對相關(guān)水處理程序進行自動控制。通過計算機系統(tǒng)及PLC能夠?qū)φ麄€系統(tǒng)進行監(jiān)控。根據(jù)計算機監(jiān)測到的現(xiàn)場圖像，可以了解現(xiàn)場設(shè)備的使用情況，同時還能夠跟蹤分析過濾器、閥門以及水泵的運行狀態(tài)，以此來控制水質(zhì)量；監(jiān)測得到的導電度、壓力值、pH值等數(shù)據(jù)能夠為電廠運行管理人員調(diào)整水處理方案提供重要參考；操作人員還可直接設(shè)置系統(tǒng)操作方式，按照系統(tǒng)操作的相關(guān)指令來控制和管理現(xiàn)場運行設(shè)備。除此以外，基于計算機及PLC技術(shù)上的補水自動控制系統(tǒng)還具備其他輔助功能：（1）帶有打印機，可實施打印相關(guān)的數(shù)據(jù)報表，為分析和監(jiān)測水處理參數(shù)工作帶來了便利，有助于高效地對水質(zhì)情況做出判斷；（2）攜帶音響，當系統(tǒng)在運行過程中發(fā)生故障或者異常情況時，可以提供相關(guān)的報警信號，發(fā)出的報警聲能夠提醒相關(guān)操作人員及時查明和處理故障，控制故障發(fā)生范圍，避免影響水處理效率；（3）系統(tǒng)具備合格的樹脂，在系統(tǒng)投入使用前，通過復核濾波器以及混床，整個系統(tǒng)的樹脂均達到了相關(guān)標準，能夠確保水質(zhì)質(zhì)量合格。

3 PLC補水自動控制系統(tǒng)的組態(tài)

PLC補水自動控制系統(tǒng)的組態(tài)直接影響著整個系統(tǒng)能夠達到的自動化程度，并關(guān)系到系統(tǒng)的操作功能的實現(xiàn)，是系統(tǒng)配置的主要參量。在分析系統(tǒng)組態(tài)之前，需先把握受控對象和對應的設(shè)備參量。案例中該二級發(fā)電廠主要涉及到的受控對象包括模擬量監(jiān)測系統(tǒng)、電動機閥門除碳風機、氣動閥門等。涉及到的受控對象數(shù)量眾多而且較為復雜，因此需著重分析系統(tǒng)組態(tài)，分析輸出和輸入?yún)?shù)的制定情況。

一般情況下，在確定PLC系統(tǒng)的輸出量和輸入量時，需考慮到系統(tǒng)輸出或輸入單元的點數(shù)，通常水處理過程中需要預留充足的輸出（輸入）點數(shù)備用，支持系統(tǒng)長期運行和改造、擴建。在實時通訊過程中，主要通訊設(shè)備不僅包括PLC，還有上位機，上位機也需多增加一臺備用，保證兩臺上位機能夠及時相互切換，確保交換機能夠長期穩(wěn)定運行和正常操作，為其他相關(guān)操作創(chuàng)造

便利。

從宏觀層面上看，該系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)主要是通過雙圖像管PLC來組成補水自動控制網(wǎng)絡(luò)，兩臺操作計算機均通過雙絞線、太網(wǎng)卡來連通交換機，雙絞線應用了星型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)，引入網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)腎P協(xié)議，采用RJ-45接口。主機架構(gòu)中裝有太網(wǎng)，能夠連通交換機和雙絞線，再加上同軸電纜，可以直接連接RIO的多個遠程站，通過上述配置方式可以共享兩臺計算機的數(shù)據(jù)，具體來說，這兩臺計算機管理的數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)相互備用，可將其中一臺作為系統(tǒng)編程器，因而同時具備了PLC編程功能和維護功能。

4 控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計分析

該發(fā)電廠應用的PLC補水自動控制系統(tǒng)總共覆蓋了以下程序：雙介質(zhì)過濾投入運行程序、停止操作程序、反滲透裝置啟動程序、混床投入運行程序、再生程序，每個程序均能單步、同步操作，并且屬于獨立運行。

舉例來說，在系統(tǒng)中可設(shè)置水泵切換程序，其基本控制原理是通過預先設(shè)置的壓力傳感器以及壓力值來處理現(xiàn)場作業(yè)產(chǎn)生的實際壓力信號差。若壓力差超過數(shù)值0，就需要增加輸出電流，調(diào)高變頻器輸出頻率，以提高變頻泵的轉(zhuǎn)速，進而提高現(xiàn)場水壓；若壓力差低于數(shù)值0，則應該降低變頻泵的轉(zhuǎn)速，以減小現(xiàn)場水壓。一般情況下，為了保證水壓差數(shù)值接近0，往往需要通過多次調(diào)整，因此當實際壓力于設(shè)定的參數(shù)附近發(fā)生波動時，就能夠達到維持壓力恒定的目的。

在程序運行過程中，為了真正實現(xiàn)自動化，達到水處理的相關(guān)要求，需要根據(jù)預先設(shè)定的步序時間以及在線參數(shù)來實施操作，同時運行人員要結(jié)合作業(yè)現(xiàn)場的實際情況進行控制和管理，重點分析主要動作步驟，靈活運用操作系統(tǒng)，保證達到預計的處理效果。在同時運行兩個及以上設(shè)備或者在協(xié)調(diào)運行時，應該著重選擇合理的操作對象，以保證機組能夠協(xié)調(diào)一致投入運行，減少操作失誤情況發(fā)生，通過正確、合理控制軟件程序，以維護整個系統(tǒng)的高效、有序運行。

5 結(jié)語

該發(fā)電廠在化學水處理項目中引入PLC后，水處理作業(yè)期間未發(fā)生嚴重的設(shè)備事故，且水處理自動控制系統(tǒng)本身的運行效率有了顯著的提高，制水質(zhì)量也明顯改善，全廠長期維持穩(wěn)定運行，隨著生產(chǎn)效率的提高，取得了較好的經(jīng)濟效益。綜合上述分析，PLC能夠有效彌補傳統(tǒng)發(fā)電廠水自動處理系統(tǒng)存在的缺陷，有效提高了整個系統(tǒng)的經(jīng)濟性和運行安全性，值得各個發(fā)電廠借鑒和嘗試。在實際應用過程中，為了減少水的自然損耗，防止發(fā)生水質(zhì)量事故，還應對系統(tǒng)的軟件程序進行優(yōu)化設(shè)計，著重完善泵控制程序，并對系統(tǒng)存在的不完善之處進行分析和處理，對補水泵進行完全自動化控制，避免影響制水的質(zhì)量。PLC屬于成熟的自動控制技術(shù)，將其應用于發(fā)電廠的水處理自動控制系統(tǒng)中，能夠形成穩(wěn)定的自動制水系統(tǒng)，且其操作簡便、提供的數(shù)據(jù)完整、監(jiān)測全面，能夠大大提高發(fā)電廠的制水作業(yè)效率，減少人工勞動時間，具有良好的發(fā)展和應用前景。

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（責任編輯：陳 潔）