PLC 控制在电厂化学水处理系统中的应用

耿雷 翟庆

【关键词】PLC 控制器 电厂化学水处理 继电器

发电厂化学水处理的对象主要有废水、锅炉补给水和凝结水，可以避免热力设备产生结垢和受到腐蚀，更好地保证电厂正常工作，对节约水资源和环境保护有着积极作用。按着化学水处理要求，PLC 控制系统需要对阳床、阴床和混床的启停、再生进行控制，运行和再生都可以选用点动或自动控制方式。点动过程需要按着程序流程进行控制，利用点动按钮来进行转步。采取自动控制方式时，需要由工作人员输入启动命令，根据设定的来进行自动转步，所有控制程序执行完，把控制装置复位。

1.影响化学水处理系统投入自动运行的原因

很多发电厂的化学水处理系统是由加药处理系统、凝结水处理系统、汽水取样监督管理系统和补给水处理系统构成，化学水处理系统采用自动控制方式，可以降低工作人员的劳动强度，提高水处理系统效率。但采用自动控制方式的水处理系统并不多，主要的影响因素有：（1）电厂的化学水处理系统工艺比较复杂，在处理系统使用过程中经常会出现异常情况，采用自动控制方式无法达到理想效果。（2）使用多年的电厂，多对原来的化学水处理控制系统进行改造，不再在投入资金来更新水处理系统控制流程。（3）很多自动化仪表都达不到质量要求，不能形成稳定可靠信号，会对自动控制系统的精度造成影响。（4）电厂管理层没有对化学水处理系统给予足够的重视，投入到化学水处理系统的资金不足。（5）一些电厂的化学水处理系统配备的人员数量不足，无法掌握先进的自动化控制技术，也不能对控制系统进行很好地维护，有的工作人员无法信赖自动控制系统。

2.化学水处理控制系统原理和构成

2.1PLC 自动控制系统

由于电厂化学水处理系统工艺流程十分复杂，采取了冗余星型控制网络方式，采用数据传输速度达到百兆的TCP/IP以太网作为通信回路。网络设备连接应用冗余方式的以太网交换机，数据交换机与水系统操作员工作站、数据库服务器及子站控制系统进行数据交互，采用网关设备实现与SIS、辅助车间控制系统的数据互接。化学水处理系统网络需要在锅炉补给水控制站、1-2 号发电机组凝结水精处理控制室分别设置一台网络交换机。

2.2 化学水控制系统

该控制系统需要在锅炉补给水车间中设置集中控制室，内部有三台控制功能相同的操作员管理站，采用冗余以太网结构实现对水处理系统的监控。1-2 号发电机组凝结水精处理控制室中采用一台操作员站，精处理控制系统可以采用光纤来与化学水控制系统组建起控制网络。当控制设备调试完成之后，1-2 发电机组凝结水精处理控制室内不需要再另设值班人员，可以在化学水系统控制室采取集中监控。

2.3LCD 操作员站

该站点为化学水控制系统的关键监测控制站，可以对获取到的数据进行存储，需要保证数据至少存储两周时间，可以通过LCD 来演示动态的控制画顾，显示出控制趋势，对历史据进行调用和打印，根据控制工艺要求来设置参数，超过控制上下限进行语音报警，制作出数据表格。化学水控制趋势可以通过点取画设置参数来加入成组控制功能，每个组控制趋势模拟量不可以低于5 个控制点，需要采用不同的颜色来进行区分，同时设置数量不可低于5 组。LCD 画面可实时显示出工艺流程、已选用的控制方式，可以对采集到的数据进行修正，演示出顺序控制状态，根据控制对象数据来成组进行显示。如果实时数据超过设置的报警上限或，被控制对象存在运行故障或产生异常状态时，可以采用不同的颜色来进行显示，应用CRT 显示屏字幕闪烁来进行报警。根据控制工艺流程来对组态数据画面进行设计，需要保证足够数量的幅数，可以保证工艺控制可以完整地演示出来，也可以设置控制方式。

化学水处理控制系统需要在锅炉补水控制室中设置3 台具备同样控制功能的操作员站，在1-2 号发电机组凝结水精处理控制室设置1 台操作站。锅炉补给水控制室中每台操作员站都可以对控制系统进行监测，可把操作员站纳入到工程师站的管理，可以对化学水处理控制工艺进行编程。LCD 控制站显示器分辨率不得小于1280*1024，鼠标作为操作定位装置，在对组态画面进行点击次数不得超过2 次，每个控制站还需要配置键盘，需要具备字母和数字按键，工作站操作人员可以调用生产管理所需要的画面，每个键功能可以由操作人员进行编程来定义。采用Windows 操作系统，控制软件采用中英文界面，要以实现双网通信。LCD 屏上需要同时显示不少于4 幅的控制画面，控制响应时间不得超过2 秒，组态画面的显示时间不得超过1 秒，显卡不得低于128MB。控制站主机需要采用性能可靠的工控机，工作主频不得低于2.4GHz，内存配置不得低于1G，硬盘容量不得低于80G，控制站应该具备语音报警功能。上位机显示器不得低于24 寸，方便给操作人员对工艺流程进行监视，组态画面要求简洁美观。

操作站需要具备的功能有：（1）自动控制方式，在该控制方式下不需要操作人员控制，化学水处理系统可以根据设置好的工艺需要，程序会按着要求来进行控制。（2）半自动控制方式，该种控制方式操作比较灵活，需要操作的内容比较多，可以根据要求设置暂停，人工干预及跳步功能，根据实际的生产情况进行强制启停。按着控制要求设置控制中断点，需要操作人员干扰下方可以进入到后续的控制程序。当操作人员点击暂停键时，化学水处理系统中的电控阀门、机泵等都停止运行，当计时完成之后人工干预功能取消，自动控制程序开始运行。跳步键是在暂停键功能启动后，跳步功能方可以生效，跳步键控制功能是在该程序段时进行循环跳步。把暂停键功能取消后，控制系统从跳步程序段后面开始运行。

2.4PLC 控制程序设计

电厂化学水处理系统阳床投入控制主要采用移位寄位器SR 来实现控制，该寄存器计数两个端口进行串联，并设置时钟控制端、复位端功能。阳床投运主要有三个步骤，需要由移位寄存器对每个步骤进行控制，每步所需要的时间由时钟控制端来实现，定时电路形成脉冲，计时器T600 每间隔1 分钟形成一个时钟脉沖。T601 每间隔3 分钟形成脉冲，从而控制时间继电器线圈。此移位寄存器主要用于阴床投运流程的控制。如果运行标志位置1 时，开启阳床进水阀门、上部排气阀门和驱动清水泵运行，一分钟后，第一步继电器置0，第二部继电器置1，打开阳就要正排门，把上部排气阀门关闭，再经过3 分钟之后，第二部继电器置0，第三步定时器置1，阳床正排阀门关闭，出水阀门打开，然后把风机投入运行。

3.结束语

综上所述，电厂化学水处理系统采用PLC 控制方式后，控制精度得到进一步提升，减少了作业人员的劳动强度，发电机组的凝结水系统实现了无人值守，有效地降低生产成本，提高了对化学水处理系统设备的管理水平。