1 引言
近年來,由于高參數(shù)大容量機組不斷建成和投運,化學水處理的規(guī)模越來越大,設備不斷增加。凝結(jié)水精處理在200ＭＷ以上機組是必須配備的一個水質(zhì)控制系統(tǒng)，它不同于化學補給水從生水開始處理，而是對整個電廠水汽系統(tǒng)中的凝結(jié)水進行除鹽和除濁處理，以保證循環(huán)使用的凝結(jié)水水質(zhì)量符合機組運行的要求，達到防止水汽系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕、結(jié)鹽和結(jié)垢的最終目的。張家口發(fā)電廠凝結(jié)水精處理分為四個單元集中控制，每個單元控制二臺機的凝結(jié)水精處理運行。一單元、二單元的凝結(jié)水精處理程序控制因為原來設計、調(diào)試和現(xiàn)場實際情況等多種原因使用的是遠手操，閥門和泵體的一對一操作，自動化水平低，嚴重影響了勞動生產(chǎn)率。因此該廠對一單元精處理的程控部分進行了更新和改造，系統(tǒng)采用可編程邏輯控制器（簡稱PLC）并增加上位機和CRT實時顯示運行的設備狀況，對主要參數(shù)進行歷史記錄，程控系統(tǒng)具備在OPC等協(xié)議下與輔控網(wǎng)系統(tǒng)通訊的功能。改造后能夠?qū)崿F(xiàn)凝結(jié)水處理系統(tǒng)的程序控制、CRT手動操作、就地操作、減少了運行人員的工作量,提高設備自動化水平。本文以此為例介紹PLC自動控制技術(shù)在凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中的應用。
2 控制系統(tǒng)概況
張家口發(fā)電廠一單元凝結(jié)水精處理程控系統(tǒng)采用了Modicon公司Quantum系列程序控制設備及配套的Modicon Concept2.6軟件編程，使用CPU雙機冗余配置。上位機使用的是臺灣ADbbbb工控機并使用iFIX工控軟件進行組態(tài)。凝結(jié)水處理設備可由鍵盤、鼠標在計算機上通過PLC系統(tǒng)實現(xiàn)自動、成組和遠操方式?？刂乒に囈螅好颗_機2臺高速混床，不設備用，全部投入運行，每2臺機公用1套再生設備，再生間內(nèi)存1套樹脂，作為2臺機的備用樹脂。該套程控系統(tǒng)主要功能包括四部分：（1）2臺高速混床的運行以及機組凝結(jié)水旁路門的監(jiān)視； （2）高速混床和再生間陽再生器之間的樹脂輸送；（3）樹脂在再生間的再生操作； （4）高速混床的投運和停運。
2.1 硬件系統(tǒng)組成
張家口發(fā)電廠一單元凝結(jié)水精處理工藝系統(tǒng)配2****立的CRT操作員站，為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的要求,PLC采用的是Modicon公司Quantum系列的電源模件和CPU模件冗余控制，組成雙機互備，設兩個RIO分站，通過MODBUS PLUS網(wǎng)絡組成一個總線式的網(wǎng)絡。
2.1.1 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖(見圖1)
圖1 程控系統(tǒng)網(wǎng)絡圖
2.1.2 輸入輸出模件
數(shù)字量輸入模件為140 DDI35300（7個），數(shù)字量輸出模件為140DDO353（4個）模擬量輸入模件為140 ACI03000（5個），溫度測量輸入模塊為140ATI0300（1個）。
2.1.3 輸出控制單元（繼電器單元）
一單元凝結(jié)水精處理控制的氣動閥門，采用的是臺灣產(chǎn)的24V DC電磁閥，對電磁閥的操作指令通過上位發(fā)出后，經(jīng)PLC的DDO卡件輸出指令，并通過OMRON 24VCD繼電器將信號隔離后輸出到就地電磁閥，從而實現(xiàn)閥門的開，關(guān)操作。電機和電動閥門的操作部分也是由DDO輸出指令后，經(jīng)OMRON 220VAC繼電器加以隔離后輸出，從而控制電機的啟停和電動門的開關(guān)。具體的方式是當指令發(fā)出后，繼電器線圈帶電，常開接點閉合，指令送出到電氣控制回路中，由電氣回路完成電機啟停或者電動門的開關(guān)。
2.2 軟件系統(tǒng)
張電一單元凝結(jié)水精處理使用的采用了Modicon公司Quantum系列控制系統(tǒng)配套的Modicon Concept2.6軟件編程，為Modicon的PLC進行編程、檢查、生成檔案文件。上位機使用的是臺灣ADbbbb工控機并使用iFIX工控軟件進行組態(tài)。
3 程控系統(tǒng)控制要求和工作原理
3.1 凝結(jié)水精處理工藝簡要說明
張家口發(fā)電廠凝結(jié)水精處理系統(tǒng)采用的是中壓高速混床，除鹽和除濁同時進行，一單元兩臺高速混床串接在凝結(jié)水系統(tǒng)中，是以一種“低壓系統(tǒng)”方式于熱力系統(tǒng)連接。
3.2 程控系統(tǒng)工藝
凝結(jié)水處理工藝系統(tǒng)由兩部分組成：第一部分為除鹽系統(tǒng)；第二部分為體外再生系統(tǒng)。
在凝結(jié)水處理工藝系統(tǒng)中，PLC控制的設備有：每臺機2臺高速混床，1個自動旁路，2臺再循環(huán)泵；陰再生罐，陽再生罐，樹脂隔離罐，熱水罐，堿儲存罐，酸儲存罐，堿計量箱，酸計量箱，噴射器，羅茨風機，沖洗水系統(tǒng)的氣動和電動執(zhí)行機構(gòu)等。
3.2.1 除鹽系統(tǒng)的工藝
自凝結(jié)水泵來的凝結(jié)水通過母管進入2臺高速混床，用以除去水中的懸浮物和鹽類，使高混出口水電導率達到〈0.20微西/厘米，符合水質(zhì)標準。高速混床出水經(jīng)母管至低加熱器，進入循環(huán)系統(tǒng)使用,以#1高混工作程序為例說明，
4.程序結(jié)束
3.2.2樹脂再生系統(tǒng)工藝
當高速混床出水導電度達到或超過0.20微西/厘米或高混單臺出水量達到8萬噸后，需停止混床進行再生。為了防止污染凝結(jié)水，樹脂的再生采用體外再生方式。要將失效樹脂送回體外再生間進行再生。
為了減少交叉污染，失效樹脂送入陽再生罐后經(jīng)過擦洗除去樹脂中帶有的臟物后進行反洗，將陰樹脂送入陰再生罐，混合樹脂送入混脂塔。陽樹脂留在陽再生罐內(nèi)。此過程是通過安裝于陽再生罐各部位的樹脂出口門來控制完成。然后由再生系統(tǒng)配備的1個酸儲存罐，1個堿存儲罐，1個酸存儲罐，1個酸計量箱，1個堿計量箱進行再生。30%濃度的鹽酸經(jīng)計量箱計量后，由噴射器與除鹽水混合為3%濃度的鹽酸，經(jīng)陽再生器上部進入陽再生器，進行順流再生。再生完成后，再生廢液由中排裝置排出，同時廢液由中排裝置排出，同時進置換水將陽再生器中廢酸置換出來。廢液排出后，由進水管進行正洗。留在陰再生罐內(nèi)的陰樹脂，經(jīng)反洗，用4%堿液進行再生，然后置換及正洗，置換及正洗操作完成后，陽再生罐內(nèi)樹脂送入陰再生罐內(nèi)加以混合后，再次正洗，直至出水導電度達到〈0 .20微西/厘米后再生停止，樹脂留在陰再生罐內(nèi)備用。該過程全部由PLC程序控制自動完成。
3.2.3程控系統(tǒng)軟件設計
程序控制分為一號機混床控制、二號機混床控制、再生控制，有相應的控制面板，并設有“時間控制”畫面，運行人員可對程序控制的所有步序的時間進行實時調(diào)整。
1#機（2#機）高混系統(tǒng)程控設計成組、遠操兩種方式。成組程控的邏輯順序為：首先選擇“A選中”或“B選中”按鈕操作A混床或B混床，然后選擇“第一組選中”或“第二組選中”或“第三組選中”或“第四組選中”成組程控組號，四組分別代表“混床停運”、“混床樹脂送陽再生器”、“樹脂貯存罐樹脂送至混床”、“混床投運”，最后發(fā)出“執(zhí)行”指令，程序?qū)⒆詣訄?zhí)行。
在成組控制被選中或程序在執(zhí)行過程中，所有相關(guān)設備的遠操都被禁止。如果需要進行緊急手動操作，可發(fā)出成組“停止”指令，程序?qū)⑼Ｖ?，所有程控指令清零，此時可以進行設備單操。“停止”指令發(fā)出且相應反饋信號到達之后，才能進行“A選中”或“B選中”切換。如果還需運行成組操作程序，則需發(fā)出撤消“停止”任務的指令，停止指令被撤銷，此時即可進行正常“成組”程序控制。
程序在執(zhí)行過程中，設計了“暫?！敝噶顏頃和３绦驁?zhí)行，使得正在執(zhí)行的步驟指令被清除，時間計數(shù)清零。撤銷暫停指令，程序?qū)⒃俅螆?zhí)行當前步驟，時間計數(shù)到規(guī)定數(shù)值，然后執(zhí)行下一步。
再生裝置系統(tǒng)控制方式有自動、成組、遠操三種方式。
在上位機上發(fā)出“自動”和“執(zhí)行”指令后，程序?qū)⒆詣油瓿蓸渲牟料?、分離、陰陽樹脂再生和樹脂混合?！巴Ｖ埂焙汀皶和！敝噶畹墓δ芘c混床控制中的類似指令功能相同。“停止”指令發(fā)出之后，才能進行“自動”或“成組”或“遠操”之間的切換。點擊“成組”指令，選擇相應的組號選擇鍵，最后點擊“執(zhí)行”指令，程序?qū)⒎纸M執(zhí)行。五只組命令依次分別代表“樹脂擦洗”、“樹脂分離”、“陰陽樹脂再生”、“樹脂混合”。“成組”指令發(fā)出后，才能進行組間的切換。點擊“遠操”任務后，即可以對設備進行單操操作。重復再生方式為在“自動”方式下的一種特殊模式，在再生操作完成后，此種方式才可以被選中。執(zhí)行“重復再生”任務，再執(zhí)行“執(zhí)行”任務，程序?qū)⒆詣影础爸貜驮偕?、“樹脂擦洗”、“樹脂分離”、“陰陽樹脂再生”、“樹脂混合”順序執(zhí)行，最后于“樹脂混合”結(jié)束后完成。在“成組”控制模式下，如果執(zhí)行“陰陽樹脂再生”、運行人員必須手動將酸計量箱及堿計量箱液位維持到合適位置，然后才能開始進行成組“陰陽樹脂再生”。在執(zhí)行程序后，如需要進行人工干預，可將程序停止，將操作模式切為“遠操”，即可進行設備手動操作，在人工干預結(jié)束后，必須將操作過的設備全部手動操作“關(guān)閉”或“停止”，然后才能恢復程序運行。
另外，還設計了以下幾個功能鍵
總圖、菜單、操作菜單、程序狀態(tài)、程序設置、報警、實時趨勢，打印等。
3.2.4 儀表和信號
為了便于運行人員監(jiān)視運行工況，在其就地安裝了指示儀表，并將信號送到CRT上顯示。包括分析儀表：10臺電導率分析儀，熱電阻溫度計，壓力變送器，流量變送器和液位計。系統(tǒng)上的壓力、溫度、差壓、流量變送器給程控提供模擬量信號，并遠傳至控制室內(nèi)的操作員站；溫度、壓力、差壓、液位開關(guān)向PLC程控器提供數(shù)字量信息，并連接到報警系統(tǒng)，當這些量偏離設定值時發(fā)出報警信號。
3.2.5 系統(tǒng)的聯(lián)鎖
為了保護設備的安全，防止出現(xiàn)操作意外以及對一些設備實現(xiàn)順序控制，系統(tǒng)設置了一些硬件和軟件方式的聯(lián)鎖，當混床投運后，相關(guān)的電動，汽動閥門均操作無效；當1臺混床運行，1臺退出時，旁路自動打開50%；2臺混床全部停運時，旁路自動打開100%。
4 結(jié)束語
凝結(jié)水精處理程控裝置的改造成功,總結(jié)起來有如下幾點:
ａ）保證了水處理設備的可靠運行。大型機組凝結(jié)精水處理設備龐大而且復雜,運行、再生操作多,容易發(fā)生誤操作。投入程控裝置,其運行及再生過程由程控裝置發(fā)出指令按已經(jīng)編制好的程序進行,每一步所動作的閥門、水泵、風機等都已預先設定,減少了誤操作機會。
ｂ）ＰＬＣ具備了實時監(jiān)控技術(shù)和故障診斷技術(shù),當程控系統(tǒng)有設備發(fā)生故障時,會執(zhí)行系統(tǒng)復位。此時，各閥門全部關(guān)閉,泵與風機全部停用。待查明故障,消除缺陷后可重新啟動。
ｃ）ＰＬＣ編程簡單，常用的編程語言是梯形圖,這種編程語言形象、直觀,容易掌握，不需要專門的計算機知識，便于廣大現(xiàn)場工程技術(shù)人員掌握。當生產(chǎn)工藝需要改變時可以現(xiàn)場改變程序，使用方便、靈活。
ｄ）減輕勞動強度,提高勞動效率。投入程控系統(tǒng),運行人員明顯減少,運行值班條件得到明顯改善。
：鞏經(jīng)理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
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