PLC在火电厂化学水处理监控系统的应用
日期：2006-4-20 23:17:13 来源：本文摘自《PLC&FA》
点击： 作者：未知
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随着火力发电厂单机容量的不断增大，系统越来越复杂性，出于机组安全性和使用寿命的考虑，对水汽品质的要求越来越严。实现化学水处理设备的自动化，是当今电厂化学技术发展的必然趋势。
火电厂水处理监控系统随着自动化控制技术的发展而发展。目前，火电厂水处理系统的控制手段各异。大致可分为:(1)手动操作，机械劳动强度大，已逐步淘汰;(2)有继电器触点控制系统，接线复杂，维护工作重大;(3)以计算机为基础的专用工业计算机-PC程序控制。这一技术目前在火电厂中应用量最为广泛，基本上能满足生产需要，也是当今乃至今后研究发展的方向。
水处理系统的控制朝着高程度、高可靠性、智能化和无人值班方向发展，目前在生产现场运用得比较好的为数不多。电厂大多采用步序操作方式，少数好一点的采用半自动方式，是不得已而为之，其直接后果是造成部分控制功能闲置、人力资源的浪费和水质合格率不高。
为了解决这个问题，本文提出一种对原有水处理系统进行改造的方案，将PLC控制与现场总线技术相结合，全面提高了该系统的自动化程度，使更有效更可靠更安全的运行。
2 补给水处理系统的工艺流程
天然水经过混凝沉淀处理后，虽然已经将其中大部份悬浮物除掉，从外观上看也常常是透明的，但实际上水中免不了残留少量细小的悬浮颗粒，所以还需进一步对其进行处理，否则，当进行离子交换处理时，会污染交换剂，影响出水水质。
水经混凝和过滤处理后，虽然可除去其中的悬浮物和胶态物质，但硬度并没有改变，且碱度一般仍然较高，即使在水的预处理中采用了沉淀软化，水中残留的硬度和含盐量仍无法达到锅炉补给水的要求，还必须作进一步的软化、除盐处理。阴、阳离子交换除盐是最常用的处理方法，工艺流程图如图1所示。
3 化学水处理程控系统的软件实现
汉川电厂补给水处理控制系统由下位机和上位机构成两级集散控制系统(DCS)。现场的数据采集、预处理、过程控制及向上位机传送数据等任务由下位机完成，上位机负责全系统的控制、管理和信息综合。
基本方案采用3台西门子公司的SIMATIC S7-300可编程序控制器控制现场设备，依次为过滤器单元及泵、化学仪表等数据;一级除盐单元;混床单元。改造方案见图2。
操作站选用1台研华工控机，软件开发平台选用亚控公司的组态王6.02。组态王是一种能完成数据采集及控制、报警、图形数据显示等功能的完整工业自动化软件，具有很高的可靠性，是目前中国市场应用最多的组态软件。
该方案配置体现了分散控制系统的优点。即控制功能分散、操作管理集中。控制功能分散意味着系统实时响应快和系统危险分散、操作管理集中便于集中管理，方案配置还具有冗余特性。
PROFIBUS总线是当今国际上比较流行的一种现场总线，具有很好的灵活性和可靠性，在性能价格比上也有很大的优势。PROFIBUS-DP具有快速、即插即用、效率高、成本低等特性更适合本系统要求，因此选择了PROFIBUS-DP方案作为现场通信方式。PROFIBUS现场总线将工业设备(传感器、开关、可编程控制器等)通过标准接口连接到工业控制网络上，从而减少了繁琐的硬接线，而且现场总线改善了设备间和通信以及提高了系统的精度及实时性，提供了相当重要的设备级诊断功能。
3.1 下位机控制程序设计
将控制系统分为四个大的功能块:整体投运、设备切换、清洗再生和整体停运。
(1) 除盐水箱水位控制在5~10m，当水位低于5m时，自动按流程顺序投运一套制水设备(包括一台清水泵、两台过滤器、一套一级除盐设备和一台混床);当水位低于3m时，自动投运另一套制水设备。当水位高于10m时，进入设备的整体停运，将所有设备按严格的操作顺序停运后，一级除盐设备进行再生。
(2) 运行中机械过滤器达到规定过滤时间要切换到下一台备用机械过滤器。一级除盐的切换为阳床出水Na+>10PPb或阴床出水电导>5us/cm、SiO2>100PPb中的任何一个。混床的切换条件为出水导电度大于0.2qus/cm或SiO2>100PPb。
1 引言
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随着火力发电厂单机容量的不断增大，系统越来越复杂性，出于机组安全性和使用寿命的考虑，对水汽品质的要求越来越严。实现化学水处理设备的自动化，是当今电厂化学技术发展的必然趋势。
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火电厂水处理监控系统随着自动化控制技术的发展而发展。目前，火电厂水处理系统的控制手段各异。大致可分为:(1)手动操作，机械劳动强度大，已逐步淘汰;(2)有继电器触点控制系统，接线复杂，维护工作重大;(3)以计算机为基础的专用工业计算机-PC程序控制。这一技术目前在火电厂中应用量最为广泛，基本上能满足生产需要，也是当今乃至今后研究发展的方向。
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水处理系统的控制朝着高程度、高可靠性、智能化和无人值班方向发展，目前在生产现场运用得比较好的为数不多。电厂大多采用步序操作方式，少数好一点的采用半自动方式，是不得已而为之，其直接后果是造成部分控制功能闲置、人力资源的浪费和水质合格率不高。
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为了解决这个问题，本文提出一种对原有水处理系统进行改造的方案，将PLC控制与现场总线技术相结合，全面提高了该系统的自动化程度，使更有效更可靠更安全的运行。
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2 补给水处理系统的工艺流程
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天然水经过混凝沉淀处理后，虽然已经将其中大部份悬浮物除掉，从外观上看也常常是透明的，但实际上水中免不了残留少量细小的悬浮颗粒，所以还需进一步对其进行处理，否则，当进行离子交换处理时，会污染交换剂，影响出水水质。
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水经混凝和过滤处理后，虽然可除去其中的悬浮物和胶态物质，但硬度并没有改变，且碱度一般仍然较高，即使在水的预处理中采用了沉淀软化，水中残留的硬度和含盐量仍无法达到锅炉补给水的要求，还必须作进一步的软化、除盐处理。阴、阳离子交换除盐是最常用的处理方法，工艺流程图如图1所示。
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3 化学水处理程控系统的软件实现
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汉川电厂补给水处理控制系统由下位机和上位机构成两级集散控制系统(DCS)。现场的数据采集、预处理、过程控制及向上位机传送数据等任务由下位机完成，上位机负责全系统的控制、管理和信息综合。
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基本方案采用3台西门子公司的SIMATIC S7-300可编程序控制器控制现场设备，依次为过滤器单元及泵、化学仪表等数据;一级除盐单元;混床单元。改造方案见图2。
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操作站选用1台研华工控机，软件开发平台选用亚控公司的组态王6.02。组态王是一种能完成数据采集及控制、报警、图形数据显示等功能的完整工业自动化软件，具有很高的可靠性，是目前中国市场应用最多的组态软件。
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该方案配置体现了分散控制系统的优点。即控制功能分散、操作管理集中。控制功能分散意味着系统实时响应快和系统危险分散、操作管理集中便于集中管理，方案配置还具有冗余特性。
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PROFIBUS总线是当今国际上比较流行的一种现场总线，具有很好的灵活性和可靠性，在性能价格比上也有很大的优势。PROFIBUS-DP具有快速、即插即用、效率高、成本低等特性更适合本系统要求，因此选择了PROFIBUS-DP方案作为现场通信方式。PROFIBUS现场总线将工业设备(传感器、开关、可编程控制器等)通过标准接口连接到工业控制网络上，从而减少了繁琐的硬接线，而且现场总线改善了设备间和通信以及提高了系统的精度及实时性，提供了相当重要的设备级诊断功能。
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3.1 下位机控制程序设计
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将控制系统分为四个大的功能块:整体投运、设备切换、清洗再生和整体停运。
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(1) 除盐水箱水位控制在5~10m，当水位低于5m时，自动按流程顺序投运一套制水设备(包括一台清水泵、两台过滤器、一套一级除盐设备和一台混床);当水位低于3m时，自动投运另一套制水设备。当水位高于10m时，进入设备的整体停运，将所有设备按严格的操作顺序停运后，一级除盐设备进行再生。
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(2) 运行中机械过滤器达到规定过滤时间要切换到下一台备用机械过滤器。一级除盐的切换为阳床出水Na+>10PPb或阴床出水电导>5us/cm、SiO2>100PPb中的任何一个。混床的切换条件为出水导电度大于0.2qus/cm或SiO2>100PPb。
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