罗克韦尔集成架构在电站凝结水精处理控制系统中的应用

2011-06-04西安恒生工业自动化有限公司陕西西安710075

自动化博览 2011年3期

张骞，李炜（西安恒生工业自动化有限公司，陕西西安 710075）

张锦俭（哈尔滨电站设备集团公司，黑龙江哈尔滨 150040）

凝结水精处理在200MW以上发电机组是必须配备的一个水质处理系统，是对整个电厂水汽系统中的凝结水进行除盐和除浊处理，以保证循环使用的凝结水水质符合机组运行的要求，达到防止水汽系统产生腐蚀、结盐和结垢的目的。印度某电站的凝结水精处理系统采用了罗克韦尔ControlLogix系列控制器并结合FactoryTalk系列人机界面，实现了工艺生产的实时监控，并对主要参数进行历史记录，使凝结水精处理系统能够实现程序控制、HMI集中操作、生产辅助管理等功能，整套控制系统具有很高的自动化水平。

1 工艺流程

本电站凝结水控制系统由3×50%深层高速混床组成。高速混床为二台运行，一台备用，当某一台高速混床出水不合格或压差过大时，将启动另一台高速混床并进行再循环运行直至出水合格后并入系统。此时，将失效的高速混床解列，并将失效树脂输送至再生系统进行再生，然后将再生好的备用树脂输送至混床备用。混床系统设有旁路门，当凝结水入口温度超过60℃或系统进出口压差大于0.35MPa时自动打开，并关闭凝结水系统进出水母管总阀门。为了提高整个系统的控制水平，系统需要实时检测介质的流量、压力、差压及温度等生产过程参数。为监视出水是否合格，同时需要实时检测介质的钠离子、硅离子、PH及导电度等水质参数。

凝结水精处理主要工艺设备包括：3套混床单元，1套旁路单元，1套体外再生单元以及酸碱计量单元，罗茨风机单元，冲洗水泵单元，压缩空气单元，热水箱单元，酸碱贮存及输送单元和废水排放单元。

2 硬件组成

根据系统分析及控制要求，凝结水精系统共需要数字量输入控制点530个、数字量输出控制点280个、模拟量输入控制点120个、模拟量输出控制点20个。根据以上系统要求的输入/输出数量和系统特性，采用罗克韦尔公司ControlLogix系列产品，控制器部分选用双机热备ControlLogix 1756-L61单元，远程共设6个分站，通过冗余ControlNet网络进行通讯。HMI系统配置两台工作站作为人机界面，一台操作员站和一台工程师站。操作员站能对整个系统进行监视与控制，工程师站对整个系统进行编程组态和控制逻辑修改且兼有操作员站功能。另外，配置打印机用于输出报警、报表及历史曲线等生产管理文档。为满足对水质的检测，系统选用了流量变送器、液位开关、液位计、电导率、硅及钠离子检测仪等，从而提高系统的整体监控水平。系统架构如图1所示。

图1 系统架构图

3 控制系统功能

根据工艺要求，系统完成数据采集、高速混床的自动化投运、再生及变频机构控制等各种功能，现重点介绍其中几个重要功能。

（1）基于ControlNet高速现场总线，可编程控制器系统的高性能快速I/O驱动直接与外围设备进行通讯，对凝结水处理系统中的重要数据进行实时采集（如流量、PH值、电导率、钠离子、硅离子等），并汇总在HMI画面上，以数字、曲线的形式显示，实现对整个系统运行状态的实时监控。

（2）高速混床是凝结水处理系统过程中的核心设备，除盐水经过高速混床的交换树脂进行阴、阳离子转换，从而除去水中的各种无机盐类。高速混床投运分为混床补水、混床升压、混床再循环及混床投运等步骤，按照预设的时间顺序执行，高速混床在执行这些工艺步骤过程当中，当出口钠离子、硅离子、PH及电导率任何一个参数超标，则表明交换树脂已经失效，需要树脂再生。这是一个典型的按照时间顺序执行的工艺步骤，前一步执行时间到达预设时间或者根据其他的检测环节作为进入下一步的条件，一步接一步执行所有的工艺步骤。笔者采用FactoryTalk 组件中的RSLogix 5000进行逻辑组态编程，采用梯形图语言，创建每个工艺步骤详细的设备开启与关闭指令、开发工艺步骤之间的相互跳转逻辑、开发不同的对工艺步骤的操作方法的逻辑。高速混床投运过程的逻辑图如图2所示。

调试过程中，采用FactoryTalk组件中RSlogix Emulate 5000进行模拟调试。

图2 高速混床投运过程的逻辑图

（3）HMI采用FactoryTalk组件中RSView SE进行画面组态，RSView SE完整强大的SCADA功能，除具有数据显示和画面监控功能外，开发的带统计和分析功能的声光报警模块，可辅助运行操作人员对工况和故障状态做出准确快速判断，及时采取相应措施，以报表的形式对所有重要参数进行报表自动打印，正确反映生产过程中各个工艺参数及设备运行状况。用户可以对必要的工艺参数进行设定，包括工艺步骤的执行时间、高低液位报警及阀门的开度等。软件提供了用户管理功能，该功能提供对用户及用户组的组态与授权工作，使对系统的登陆和访问权限进行了有效的监控，实现了控制系统的安全管理。图3为凝结水精处理系统的主工艺图。