摘要：本文論述了利用PLC實(shí)現(xiàn)的電廠化學(xué)水處理程控系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，信息層使用工業(yè)以太網(wǎng)，控制層使用Controlnet現(xiàn)場(chǎng)總線，完成了基于PLC的電廠化學(xué)水處理程控系統(tǒng)。 關(guān)鍵字：PLC 現(xiàn)場(chǎng)總線 以太網(wǎng) 冗余 1 引言 電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)作為電廠重要的輔助車間和輔助系統(tǒng)，特別是大型火電廠利和供熱電廠的化水處理車間處理量大，工藝復(fù)雜，水質(zhì)要求高，其運(yùn)營(yíng)的好壞直接關(guān)系到電廠的安全運(yùn)行及可靠性。本文以筆者負(fù)責(zé)完成的通遼盛發(fā)熱電廠化學(xué)水處理程控系統(tǒng)項(xiàng)目，分析化學(xué)水處理程控系統(tǒng)的自動(dòng)控制。 2 化學(xué)水處理系統(tǒng)工藝流程 通遼盛發(fā)熱電廠作為新建熱電廠新建4臺(tái)機(jī)組（4×135MW，分兩期完成），化學(xué)水處理系統(tǒng)由三部分組成:軟化水處理系統(tǒng)、反滲透系統(tǒng)和除鹽水系統(tǒng),系統(tǒng)工藝流程簡(jiǎn)圖如圖1所示。 系統(tǒng)主工藝流程為：工業(yè)水→曝氣塔→曝氣水箱→升壓水泵→疊加式過(guò)濾器→陽(yáng)離子交換器→除二氧化碳器→軟化水箱→堿計(jì)量泵加堿→軟化水泵升壓（軟化水，可作為廠內(nèi)生活用水）→加熱器→反滲透裝置→反滲透水箱→反滲透水泵升壓→一級(jí)混合離子交換器→二級(jí)混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵升壓→主廠房。 3 控制系統(tǒng)硬件組成 3．1 PLC控制系統(tǒng) 根據(jù)裝置工作要求，選用性價(jià)高的AB公司的Controllogix系列可編程控制器構(gòu)建冗余的控制系統(tǒng)。PLC中CPU采用兩套1756－L55 ControlLogix5555 Controller，設(shè)置1個(gè)主站（CPU模件），5個(gè)分站(IO模件)，主站CPU與分站I/O通過(guò)ControlNet網(wǎng)絡(luò)通訊, 開(kāi)關(guān)量輸入、輸出模件選用32點(diǎn)，模擬量輸入模件選用16點(diǎn)，模擬量輸出選用8點(diǎn)。PLC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。 3．2 監(jiān)控站 監(jiān)控站選用兩臺(tái)研華工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和高性能工業(yè)監(jiān)控軟件RSView32（視窗控制中心），與PLC控制單元之間采用工業(yè)以太網(wǎng)進(jìn)行通訊。完成整個(gè)系統(tǒng)的工藝流程、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的顯示和監(jiān)控、實(shí)現(xiàn)曲線的顯示、歷史數(shù)據(jù)的保存、權(quán)限管理、操作查詢、報(bào)警、打印等功能。 3．3 儀表系統(tǒng) 儀表系統(tǒng)由壓力及溫度變送器、流量計(jì)、液位計(jì)、PH值表、酸度計(jì)、堿度計(jì)、硅酸根檢測(cè)儀、導(dǎo)電度檢測(cè)儀、壓力及壓差開(kāi)關(guān)等構(gòu)成，主要完成水箱液位、管道壓力、進(jìn)出水流量、水溫度、水質(zhì)檢測(cè)，并通過(guò)檢測(cè)值，進(jìn)行工藝自動(dòng)控制與調(diào)節(jié)。 3．4 現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備 現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備由水泵、風(fēng)機(jī)、氣動(dòng)閥門(mén)、電動(dòng)門(mén)、調(diào)節(jié)閥等構(gòu)成，其中水泵、風(fēng)機(jī)由電機(jī)控制，氣動(dòng)門(mén)由電磁閥控制。 4自動(dòng)化軟件設(shè)計(jì) 化學(xué)水處理自動(dòng)化控制系統(tǒng)的軟件包括上位機(jī)、下位機(jī)兩部分。 4．1 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 上位機(jī)軟件采用Windows2000操作系統(tǒng)，組態(tài)平臺(tái)為RSView32。上位機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能為：數(shù)字顯示化學(xué)水處理系統(tǒng)中的水箱液位、管道壓力、進(jìn)出水流量實(shí)時(shí)值與累積值、水溫度、水質(zhì)檢測(cè)，記錄這些參數(shù)的歷史變化，在設(shè)定的上限與下限值發(fā)出語(yǔ)音報(bào)警、記錄到報(bào)警歷史以便查詢。各設(shè)備的運(yùn)行、故障等狀態(tài)顯示，各設(shè)備的啟動(dòng)、停止操作，并進(jìn)行操作記錄，以便查詢；出現(xiàn)每個(gè)設(shè)備故障時(shí)發(fā)出聲音報(bào)警并記錄故障情況（故障時(shí)刻、故障類型等），方便進(jìn)行事故分析。重要參數(shù)、報(bào)警、故障都可以報(bào)表打印。 化學(xué)水程控系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)視畫(huà)面由參數(shù)畫(huà)面、弱酸陽(yáng)離子交換主畫(huà)面、曝氣水箱系統(tǒng)畫(huà)面、過(guò)濾器A和B畫(huà)面、弱酸離子交換畫(huà)面、軟化水系統(tǒng)畫(huà)面、反滲透主畫(huà)面、反滲透裝置畫(huà)面、反滲透水箱畫(huà)面、反滲透輔助系統(tǒng)畫(huà)面、除鹽水主畫(huà)面、一級(jí)混床系統(tǒng)畫(huà)面、二級(jí)混床系統(tǒng)畫(huà)面、酸系統(tǒng)畫(huà)面、堿系統(tǒng)畫(huà)面、中和池系統(tǒng)畫(huà)面、樹(shù)脂存貯畫(huà)面、除鹽水箱畫(huà)面、手操器畫(huà)面、啟動(dòng)方式畫(huà)面、檢修設(shè)置畫(huà)面、歷史趨勢(shì)畫(huà)面、報(bào)警匯總畫(huà)面、數(shù)據(jù)匯總畫(huà)面、記錄畫(huà)面、登錄畫(huà)面和管理員畫(huà)面組成。 4．2 下位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 下位機(jī)采用AB公司開(kāi)發(fā)的RSLogix 5000軟件對(duì)PLC進(jìn)行編程和對(duì)PLC配置進(jìn)行維護(hù)。編制的軟件主要包括信號(hào)獲取處理、流量的累積、運(yùn)行時(shí)間的累積，傳到上位機(jī)顯示，接受上位機(jī)的操作、判斷自動(dòng)控制條件對(duì)水泵風(fēng)機(jī)、氣動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行邏輯控制，完成化學(xué)水處理過(guò)程。 5系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能 水處理程控系統(tǒng)具有：運(yùn)行方式選擇；設(shè)備故障自動(dòng)報(bào)警；實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)信息采集、處理、操作顯示等完善的功能。并且保留了就地控制功能。在控制室，運(yùn)行人員通過(guò)控制系統(tǒng)能對(duì)整個(gè)工藝系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)視、管理和順序控制，并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方手操。提供就地手操、遠(yuǎn)方手動(dòng)操作、自動(dòng)順序控制三種控制方式，工藝系統(tǒng)中被控對(duì)象的狀態(tài)在CRT上顯示。 5．1 就地手操控制 所有氣動(dòng)閥、電動(dòng)門(mén)、水泵和風(fēng)機(jī)都保留就地控制方式，即使在程控系統(tǒng)完全故障的情況下還可以通過(guò)就地控制實(shí)現(xiàn)手動(dòng)水處理，保證機(jī)組鍋爐的可靠用水。 5．1 遠(yuǎn)方手操控制 在選擇遠(yuǎn)控方式時(shí)，操作人員可以在操作員站遠(yuǎn)程一對(duì)一操作氣動(dòng)閥、電動(dòng)門(mén)、水泵和風(fēng)機(jī)。 5．2 水處理過(guò)程自動(dòng)控制 水處理程控系統(tǒng)在正常情況下主要運(yùn)行在自動(dòng)控制方式。按照化學(xué)水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求，水處理過(guò)程程序自動(dòng)控制包括：除鐵與弱酸離子交換過(guò)程自動(dòng)控制，反滲透裝置自動(dòng)控制過(guò)程，混合離子交換過(guò)程自動(dòng)控制。在除鐵與弱酸離子交換過(guò)程自動(dòng)控制過(guò)程中，當(dāng)過(guò)濾器已經(jīng)運(yùn)行了24小時(shí)、或進(jìn)出水壓差達(dá)到0.1Mpa、或入口累積流量達(dá)到2880噸，就自動(dòng)進(jìn)行反洗，備用的過(guò)濾器投入運(yùn)行；當(dāng)陽(yáng)離子交換器運(yùn)行48小時(shí)、或入口累積流量達(dá)到6240噸，就自動(dòng)進(jìn)行再生。在反滲透裝置停止自動(dòng)控制過(guò)程時(shí)，自動(dòng)完成反滲透沖洗過(guò)程。在混合離子交換過(guò)程自動(dòng)控制中，當(dāng)混合離子交換器運(yùn)行1200小時(shí)、或入口水流量累積達(dá)到18000噸、或出口水導(dǎo)電度高于0.2us/cm、或出口硅酸根高于0.02ug/L，就自動(dòng)進(jìn)行再生，備用的混床投入運(yùn)行。 5．2其它功能 通過(guò)PLC內(nèi)部程序設(shè)定報(bào)警及聯(lián)鎖保護(hù)，一旦出現(xiàn)故障，立即停止相應(yīng)的操作，并發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信號(hào),自動(dòng)啟動(dòng)備用的設(shè)備。 實(shí)時(shí)參數(shù)超限報(bào)警、閥門(mén)開(kāi)超時(shí)/關(guān)超時(shí)故障報(bào)警、閥門(mén)位置信號(hào)故障報(bào)警、水泵/風(fēng)機(jī)啟動(dòng)/停止超時(shí)故障報(bào)警、水泵/風(fēng)機(jī)控保裝置事故跳閘/失電報(bào)警等。 化學(xué)水處理系統(tǒng)中的工藝參數(shù)和的累積參數(shù)都?xì)w檔，可以通過(guò)歷史趨勢(shì)畫(huà)面對(duì)所有運(yùn)行參數(shù)查看、打印，并按照電廠要求打印成報(bào)表。 系統(tǒng)還通過(guò)交換機(jī)與全廠的輔助控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程運(yùn)行參數(shù)監(jiān)視與管理。 6 結(jié)論 通遼盛發(fā)熱電廠化學(xué)水處理程控系統(tǒng)于2006年9月正式投運(yùn)，自動(dòng)化控制水平明顯提高，產(chǎn)水量達(dá)到設(shè)計(jì)要求平均每小時(shí)180至200噸，完全保證了設(shè)計(jì)4臺(tái)發(fā)電機(jī)組的用水需要。由于控制水平的提高，水處理過(guò)程中產(chǎn)生的廢水量明顯減少，起到了一定環(huán)保節(jié)能效果。系統(tǒng)高度的可靠性和直觀簡(jiǎn)易的操作性減少了運(yùn)行人員勞動(dòng)量。該系統(tǒng)建成后運(yùn)行可靠，生產(chǎn)效率明顯提高，因此受到用戶的好評(píng)，并成為其它電廠同行參觀效仿的對(duì)象。 參考文獻(xiàn)： [1] 《火力發(fā)電職業(yè)技能培訓(xùn)教材》編委會(huì) 《電廠化學(xué)設(shè)備運(yùn)行》中國(guó)電力出版社 2005年 [2] 關(guān)麗 《電廠化學(xué)分冊(cè)——中小型火電機(jī)組運(yùn)行技術(shù)叢書(shū)》中國(guó)電力出版社 2005年 [3] 于瑞生 《電廠化學(xué)》中國(guó)電力出版社 2006年 [4] Rockwell Automation 《ControlLogix 選型指南》 [5] Allen-Bradley《系統(tǒng)用戶手冊(cè) ControlLogix》 Application of PLC to automation system in chemical water treatment in power plant MA Zhi-Jun1 （1.Dalian Huaying Automatization Technology Co.,Ltd, Dalian Liaoning 116600） Abstract: The realization of automation system using PLC in chemical water treatment in power plant is introduced in this thesis. applying field bus and industrial Ethernet technology ,With industrial Ethernet at information level and Controlnet at control level, the automation system using PLC in chemical water treatment in power plant monitoring, control is fulfilled. Keywords: PLC, field bus, Ethernet, redundancy.