PLC 控制在電廠化學水處理系統中的應用

耿雷 翟慶

【關鍵詞】PLC 控制器 電廠化學水處理 繼電器

發電廠化學水處理的對象主要有廢水、鍋爐補給水和凝結水，可以避免熱力設備產生結垢和受到腐蝕，更好地保證電廠正常工作，對節約水資源和環境保護有著積極作用。按著化學水處理要求，PLC 控制系統需要對陽床、陰床和混床的啟停、再生進行控制，運行和再生都可以選用點動或自動控制方式。點動過程需要按著程序流程進行控制，利用點動按鈕來進行轉步。采取自動控制方式時，需要由工作人員輸入啟動命令，根據設定的來進行自動轉步，所有控制程序執行完，把控制裝置復位。

1.影響化學水處理系統投入自動運行的原因

很多發電廠的化學水處理系統是由加藥處理系統、凝結水處理系統、汽水取樣監督管理系統和補給水處理系統構成，化學水處理系統采用自動控制方式，可以降低工作人員的勞動強度，提高水處理系統效率。但采用自動控制方式的水處理系統并不多，主要的影響因素有：（1）電廠的化學水處理系統工藝比較復雜，在處理系統使用過程中經常會出現異常情況，采用自動控制方式無法達到理想效果。（2）使用多年的電廠，多對原來的化學水處理控制系統進行改造，不再在投入資金來更新水處理系統控制流程。（3）很多自動化儀表都達不到質量要求，不能形成穩定可靠信號，會對自動控制系統的精度造成影響。（4）電廠管理層沒有對化學水處理系統給予足夠的重視，投入到化學水處理系統的資金不足。（5）一些電廠的化學水處理系統配備的人員數量不足，無法掌握先進的自動化控制技術，也不能對控制系統進行很好地維護，有的工作人員無法信賴自動控制系統。

2.化學水處理控制系統原理和構成

2.1PLC 自動控制系統

由于電廠化學水處理系統工藝流程十分復雜，采取了冗余星型控制網絡方式，采用數據傳輸速度達到百兆的TCP/IP以太網作為通信回路。網絡設備連接應用冗余方式的以太網交換機，數據交換機與水系統操作員工作站、數據庫服務器及子站控制系統進行數據交互，采用網關設備實現與SIS、輔助車間控制系統的數據互接。化學水處理系統網絡需要在鍋爐補給水控制站、1-2 號發電機組凝結水精處理控制室分別設置一臺網絡交換機。

2.2 化學水控制系統

該控制系統需要在鍋爐補給水車間中設置集中控制室，內部有三臺控制功能相同的操作員管理站，采用冗余以太網結構實現對水處理系統的監控。1-2 號發電機組凝結水精處理控制室中采用一臺操作員站，精處理控制系統可以采用光纖來與化學水控制系統組建起控制網絡。當控制設備調試完成之后，1-2 發電機組凝結水精處理控制室內不需要再另設值班人員，可以在化學水系統控制室采取集中監控。

2.3LCD 操作員站

該站點為化學水控制系統的關鍵監測控制站，可以對獲取到的數據進行存儲，需要保證數據至少存儲兩周時間，可以通過LCD 來演示動態的控制畫顧，顯示出控制趨勢，對歷史據進行調用和打印，根據控制工藝要求來設置參數，超過控制上下限進行語音報警，制作出數據表格。化學水控制趨勢可以通過點取畫設置參數來加入成組控制功能，每個組控制趨勢模擬量不可以低于5 個控制點，需要采用不同的顏色來進行區分，同時設置數量不可低于5 組。LCD 畫面可實時顯示出工藝流程、已選用的控制方式，可以對采集到的數據進行修正，演示出順序控制狀態，根據控制對象數據來成組進行顯示。如果實時數據超過設置的報警上限或，被控制對象存在運行故障或產生異常狀態時，可以采用不同的顏色來進行顯示，應用CRT 顯示屏字幕閃爍來進行報警。根據控制工藝流程來對組態數據畫面進行設計，需要保證足夠數量的幅數，可以保證工藝控制可以完整地演示出來，也可以設置控制方式。

化學水處理控制系統需要在鍋爐補水控制室中設置3 臺具備同樣控制功能的操作員站，在1-2 號發電機組凝結水精處理控制室設置1 臺操作站。鍋爐補給水控制室中每臺操作員站都可以對控制系統進行監測，可把操作員站納入到工程師站的管理，可以對化學水處理控制工藝進行編程。LCD 控制站顯示器分辨率不得小于1280*1024，鼠標作為操作定位裝置，在對組態畫面進行點擊次數不得超過2 次，每個控制站還需要配置鍵盤，需要具備字母和數字按鍵，工作站操作人員可以調用生產管理所需要的畫面，每個鍵功能可以由操作人員進行編程來定義。采用Windows 操作系統，控制軟件采用中英文界面，要以實現雙網通信。LCD 屏上需要同時顯示不少于4 幅的控制畫面，控制響應時間不得超過2 秒，組態畫面的顯示時間不得超過1 秒，顯卡不得低于128MB。控制站主機需要采用性能可靠的工控機，工作主頻不得低于2.4GHz，內存配置不得低于1G，硬盤容量不得低于80G，控制站應該具備語音報警功能。上位機顯示器不得低于24 寸，方便給操作人員對工藝流程進行監視，組態畫面要求簡潔美觀。

操作站需要具備的功能有：（1）自動控制方式，在該控制方式下不需要操作人員控制，化學水處理系統可以根據設置好的工藝需要，程序會按著要求來進行控制。（2）半自動控制方式，該種控制方式操作比較靈活，需要操作的內容比較多，可以根據要求設置暫停，人工干預及跳步功能，根據實際的生產情況進行強制啟停。按著控制要求設置控制中斷點，需要操作人員干擾下方可以進入到后續的控制程序。當操作人員點擊暫停鍵時，化學水處理系統中的電控閥門、機泵等都停止運行，當計時完成之后人工干預功能取消，自動控制程序開始運行。跳步鍵是在暫停鍵功能啟動后，跳步功能方可以生效，跳步鍵控制功能是在該程序段時進行循環跳步。把暫停鍵功能取消后，控制系統從跳步程序段后面開始運行。

2.4PLC 控制程序設計

電廠化學水處理系統陽床投入控制主要采用移位寄位器SR 來實現控制，該寄存器計數兩個端口進行串聯，并設置時鐘控制端、復位端功能。陽床投運主要有三個步驟，需要由移位寄存器對每個步驟進行控制，每步所需要的時間由時鐘控制端來實現，定時電路形成脈沖，計時器T600 每間隔1 分鐘形成一個時鐘脈沖。T601 每間隔3 分鐘形成脈沖，從而控制時間繼電器線圈。此移位寄存器主要用于陰床投運流程的控制。如果運行標志位置1 時，開啟陽床進水閥門、上部排氣閥門和驅動清水泵運行，一分鐘后，第一步繼電器置0，第二部繼電器置1，打開陽就要正排門，把上部排氣閥門關閉，再經過3 分鐘之后，第二部繼電器置0，第三步定時器置1，陽床正排閥門關閉，出水閥門打開，然后把風機投入運行。

3.結束語

綜上所述，電廠化學水處理系統采用PLC 控制方式后，控制精度得到進一步提升，減少了作業人員的勞動強度，發電機組的凝結水系統實現了無人值守，有效地降低生產成本，提高了對化學水處理系統設備的管理水平。