基于PLC的电厂化学水处理控制系统设计

王成玉 肖石

（中核控制系统工程有限公司，北京 100000）

近年来，人们的生活条件得到了极大的改善，他们在日常生活与工作中对电力资源的需求也越来越高，电厂发电机组的容量也随之增加，而为了适应这一发展需求，就必须从化学水质量的提升入手，对化学水进行严格的处理，而自动控制系统的应用与发展则很好的满足了这一要求。因此，针对PLC控制在电厂化学水处理系统中的应用具有重要的研究价值。

一、PLC控制技术的内涵

PLC技术指的是通过编程的存储器实现内部程序存储的过程，在这期间，需要进行计数、定时及各种逻辑上的运算等命令。PLC技术的使用，我们就可以轻松的控制机械的生产过程，确保生产的精准度和高质量。PLC技术广泛应用后，一定会有效提升各领域生产效率和生产质量，进而提高各领域的经济效益，推动我国社会的更快发展。

二、电厂水化学处理系统的简单介绍

目前一般的电厂水化学处理系统都是由过滤器、阳床、阴床、混床组成，其系统按功能不同，可以分为化学除盐系统和酸碱再生系统。化学水处理一般会分成水过滤、一级除盐和二级除盐三个阶段。其一般的处理过程为：工业水会被先送入到生水罐，在水罐中经过水循环过滤去除掉悬浮杂质，再经过阳床来摩尔置换掉钙离子、镁离子和铵离子，然后在将这些水通入到真空除气装置，利用水在饱和状态下的气体溶解度为零的特点，来除去水中溶解的二氧化碳和氧气，出来的水再经过阴床，来去除水中的各种杂质阴离子，如氯离子、硫酸根离子等，便得到了一级除盐水，后被通入到混床来进行二级除盐，得到最终处理后的水，这些水可以直接被电厂的各种发电装置所应用。

三、基于PLC的电厂化学水处理控制系统设计思路

（一）控制系统网络架构设计

网络架构是整个控制系统的主心骨，网络架构越复杂，越集中，控制系统的系统性风险越大，控制系统的可靠性就越低。因此提高控制系统的可靠性首先应该设计简洁可靠，危险分散的控制系统网络架构。在本论文中，化学水处理控制采用了集散控制系统的设计思路，即将整个控制系统根据化学水处理系统的工艺流程设计成几个独立的控制子系统，各自进行独立控制，互不影响，同时为了防止信息孤岛现象，又将所有子系统的信息进行集中显示和统一调度管理，做到了控制分散，管理集中。既不影响化学水控制系统的整体性能要求，又可以避免由于某个局部故障影响整个控制系统安全性风险，进而提高了控制系统的可靠性。

为有效降低系统各单元的MTTR，在计算机控制系统中采用模块化设计，使系统中各个模块具有单一的功能。如此以来，当故障出现时可以迅速定位，进行及时维护，从而可以有效缩短系统的MTTR，有效的提高系统可正常使用的时间，使系统可靠性提高。同时，还可通过将系统设计成具有在线诊断故障功能的方法，采用硬件自诊断技术与故障部件的自动隔离、自动恢复和热插拨技术相结合

（二）控制系统硬件设计

硬件是整个控制系统的基础，提高控制系统硬件的可靠性就可以提高控制系统的整体可靠性。为此本论文在综合了各方面因素的情况下确定了在硬件的主要模块设计方面均采用冗余系统，以确保控制系统不发生由于主要模件故障而导致整体控制系统崩溃的风险。CPU作为控制系统的核心部件采用了双机热备冗余系统，包括机架、CPU、电源、通讯模件、光纤均采用双冗余配置。备机实时扫描主机程序，确保与主机程序同步一旦主机故障从机实时无扰接管控制权保证输出的连续性。每个扫描周期开始的时候，主机将所有的状态数据，非定位变量，DFB实例传送给从机，保证CPU之间完全同步，从而实现对整个系统控制真正意义的无扰切换，一个扫描周期足以完成所有数据的交换，通常切换时间为3-48ms，保证控制过程的高度可靠性。两个PLC可以相隔2公里，CPU距离的增加对扫描周期无影响，两个CPU均可做主机，谁先上电谁做主；同时上电，MAC地址小的热备CPU做主站。

（三）控制系统软件可靠性设计

在计算机控制系统软件设计时使用模块化思想，将系统软件分成具有独立功能的模块单独编程。模块化编程一方面将整个程序进行分系统和分段，使用一系统或同一种处理信号程序安排在同一张程序页中，使程序条理清楚，便于查看。其次尽量采用功能块图表(FBD)的形式进行编程，减少梯形图(LD)的程序量，使程序结构清晰。并且在原有功能块的基础上进行程序的二次开发，为现场同一类型的设备编写专用功能块，尽量减少整个程序容量及调用。如在本课题中针对本项目的特点专门编写了模拟量显示块、报警功能块、马达控制功能块、阀门控制功能块等专有功能块。

这种模块化的编程让一套极为复杂的系统程序变的结构简单、清晰明了。每个程序模块完成独立特定的功能，各个程序段和程序模块之间联系和依赖减少，在软件系统出现故障时能够快速查找到程序故障点进而迅速排除，缩短了程序软件的故障修复时间，相应的就增加了软件的可靠性，进而提高了整体控制系统的可用性。

结束语：

社会的快速发展，对于电厂生产效率的要求也越来越高，这就需要加强自动化的控制生产。PLC是一种数字运算的电子系统，将其合理应用到电厂化学水处理系统，能满足电厂化学水处理自动化的要求，提升电厂化学水处理效果。