摘要：本文論述了利用PLC實現(xiàn)的電廠化學(xué)水處理程控系統(tǒng)，結(jié)合現(xiàn)場總線技術(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，其運營的好壞直接關(guān)系到電廠的安全運行及可靠性。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)項目，分析化學(xué)水處理程控系統(tǒng)的自動控制。 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→疊加式過濾器→陽離子交換器→除二氧化碳器→軟化水箱→堿計量泵加堿→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→一級混合離子交換器→二級混合離子交換器→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個主站（CPU模件），5個分站(IO模件)，主站CPU與分站I/O通過ControlNet網(wǎng)絡(luò)通訊, 開關(guān)量輸入、輸出模件選用32點，模擬量輸入模件選用16點，模擬量輸出選用8點。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)控站選用兩臺研華工業(yè)控制計算機(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。完成整個系統(tǒng)的工藝流程、設(shè)備運行狀態(tài)的顯示和監(jiān)控、實現(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、液位計、PH值表、酸度計、堿度計、硅酸根檢測儀、導(dǎo)電度檢測儀、壓力及壓差開關(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，并通過檢測值，進(jìn)行工藝自動控制與調(diào)節(jié)。 3．4 現(xiàn)場控制設(shè)備 現(xiàn)場控制設(shè)備由水泵、風(fēng)機(jī)、氣動閥門、電動門、調(diào)節(jié)閥等構(gòu)成，其中水泵、風(fēng)機(jī)由電機(jī)控制，氣動門由電磁閥控制。 4自動化軟件設(shè)計 化學(xué)水處理自動化控制系統(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 上位機(jī)軟件采用Windows2000操作系統(tǒng)，組態(tài)平臺為RSView32。上位機(jī)實現(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)出水流量實時值與累積值、水溫度、水質(zhì)檢測，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)出語音報警、記錄到報警歷史以便查詢。各設(shè)備的運行、故障等狀態(tài)顯示，各設(shè)備的啟動、停止操作，并進(jìn)行操作記錄，以便查詢；出現(xiàn)每個設(shè)備故障時發(fā)出聲音報警并記錄故障情況（故障時刻、故障類型等），方便進(jìn)行事故分析。重要參數(shù)、報警、故障都可以報表打印。 化學(xué)水程控系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)視畫面由參數(shù)畫面、弱酸陽離子交換主畫面、曝氣水箱系統(tǒng)畫面、過濾器A和B畫面、弱酸離子交換畫面、軟化水系統(tǒng)畫面、反滲透主畫面、反滲透裝置畫面、反滲透水箱畫面、反滲透輔助系統(tǒng)畫面、除鹽水主畫面、一級混床系統(tǒng)畫面、二級混床系統(tǒng)畫面、酸系統(tǒng)畫面、堿系統(tǒng)畫面、中和池系統(tǒng)畫面、樹脂存貯畫面、除鹽水箱畫面、手操器畫面、啟動方式畫面、檢修設(shè)置畫面、歷史趨勢畫面、報警匯總畫面、數(shù)據(jù)匯總畫面、記錄畫面、登錄畫面和管理員畫面組成。 4．2 下位機(jī)軟件設(shè)計 下位機(jī)采用AB公司開發(fā)的RSLogix 5000軟件對PLC進(jìn)行編程和對PLC配置進(jìn)行維護(hù)。編制的軟件主要包括信號獲取處理、流量的累積、運行時間的累積，傳到上位機(jī)顯示，接受上位機(jī)的操作、判斷自動控制條件對水泵風(fēng)機(jī)、氣動閥門進(jìn)行邏輯控制，完成化學(xué)水處理過程。 5系統(tǒng)實現(xiàn)功能 水處理程控系統(tǒng)具有：運行方式選擇；設(shè)備故障自動報警；實現(xiàn)了現(xiàn)場信息采集、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，運行人員通過控制系統(tǒng)能對整個工藝系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)視、管理和順序控制，并可實現(xiàn)遠(yuǎn)方手操。提供就地手操、遠(yuǎn)方手動操作、自動順序控制三種控制方式，工藝系統(tǒng)中被控對象的狀態(tài)在CRT上顯示。 5．1 就地手操控制 所有氣動閥、電動門、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就地控制實現(xiàn)手動水處理，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，操作人員可以在操作員站遠(yuǎn)程一對一操作氣動閥、電動門、水泵和風(fēng)機(jī)。 5．2 水處理過程自動控制 水處理程控系統(tǒng)在正常情況下主要運行在自動控制方式。按照化學(xué)水處理系統(tǒng)的設(shè)計要求，水處理過程程序自動控制包括：除鐵與弱酸離子交換過程自動控制，反滲透裝置自動控制過程，混合離子交換過程自動控制。在除鐵與弱酸離子交換過程自動控制過程中，當(dāng)過濾器已經(jīng)運行了24小時、或進(jìn)出水壓差達(dá)到0.1Mpa、或入口累積流量達(dá)到2880噸，就自動進(jìn)行反洗，備用的過濾器投入運行；當(dāng)陽離子交換器運行48小時、或入口累積流量達(dá)到6240噸，就自動進(jìn)行再生。在反滲透裝置停止自動控制過程時，自動完成反滲透沖洗過程。在混合離子交換過程自動控制中，當(dāng)混合離子交換器運行1200小時、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，就自動進(jìn)行再生，備用的混床投入運行。 5．2其它功能 通過PLC內(nèi)部程序設(shè)定報警及聯(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)的報警信號,自動啟動備用的設(shè)備。 實時參數(shù)超限報警、閥門開超時/關(guān)超時故障報警、閥門位置信號故障報警、水泵/風(fēng)機(jī)啟動/停止超時故障報警、水泵/風(fēng)機(jī)控保裝置事故跳閘/失電報警等。 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，可以通過歷史趨勢畫面對所有運行參數(shù)查看、打印，并按照電廠要求打印成報表。 系統(tǒng)還通過交換機(jī)與全廠的輔助控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)相聯(lián)，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程運行參數(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，自動化控制水平明顯提高，產(chǎn)水量達(dá)到設(shè)計要求平均每小時180至200噸，完全保證了設(shè)計4臺發(fā)電機(jī)組的用水需要。由于控制水平的提高，水處理過程中產(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易的操作性減少了運行人員勞動量。該系統(tǒng)建成后運行可靠，生產(chǎn)效率明顯提高，因此受到用戶的好評，并成為其它電廠同行參觀效仿的對象。 參考文獻(xiàn)： [1] 《火力發(fā)電職業(yè)技能培訓(xùn)教材》編委會 《電廠化學(xué)設(shè)備運行》中國電力出版社 2005年 [2] 關(guān)麗 《電廠化學(xué)分冊——中小型火電機(jī)組運行技術(shù)叢書》中國電力出版社 2005年 [3] 于瑞生 《電廠化學(xué)》中國電力出版社 2006年 [4] Rockwell Automation 《ControlLogix 選型指南》 [5] Allen-Bradley《系統(tǒng)用戶手冊 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.