电厂工业废水处理PLC控制系统改造
日期：2009-6-5 23:17:58 来源：中国自动化网
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摘 要：介绍江苏利港电厂工业废水理PLC控制系统更新改造，通过改造提高了污水系统控制水平，解决了原控制系统存在的技术瓶颈，控制方案设计更加合理，提高了控制系统的可靠性和自动性。
关键词：工业废水处理；控制系统；改造
工业废水处理系统：
利港电厂工业废水处理系统用来处理一、二期4×350MW发电机组的工业废水，废水包括补给水系统的再生废水、化验室排水、锅内取样废水、锅炉清洗废水、锅炉排污水、空预器冲洗水，煤场冲洗废水等。各就地工业废水池通过废水输送泵将工业废水送至工业废水处理站#1-6存放池中，工业废水站废水不对外排放，经中和处理后的酸碱废水和锅炉区域的低浊度碱性废水直接利用3台工业废水处理给泵送至#2灰浆池，作为冲灰补充水。
工业废水分为二类：
第一类废水包括再生废水和化验室排水，贮存在#5存放池中，处理工艺流程图为：
第二类工业废水包括锅内取样废水、锅炉清洗废水、锅炉排污水、空预器冲洗水，煤场废水等，贮存在#1-4和#6存放池中，处理工艺流程图为：
原控制系统和存在缺点
利港电厂工业废水处理原控制系统，控制功能的实现全由继电器搭建而成，采用模拟屏显示系统流程及门和泵的运行状态，废水系统液位、流量是以二次显示表和记录仪方式实现，模拟量的控制通过单独的调节器实现，无法实现报表自动生成和处理水量统计功能。该套系统使用十五年时间，老化严重，已经影响生产，主要存在以下缺点：
1、控制系统技术落后，故障率高；
2、电子产品产品老化严重，维修和更换费用都比较高；
3、继电器硬接线回路，技术改进困难，成本也高；
4、无法满足系统无人值守和自动统计的要求。
5、原系统无趋势分析、无报警记忆功能，维护系统、分析和处理事故存在困难.
6、工业废水系统无法实现实时数据采集和信号进SIS信息管理系统功能。
改造设计思想：
1、拆除工业废水原模拟盘控制柜，拆除原有按钮控制板，拆除原有的单回路调节器设备。
2、按最新技术要求重新配置、组态一套工业废水控制系统，新系统具备无人职守的能力。
3、用上位机平台控制方式，在CRT上直接进行对系统运行的监视和操作系统设备，上位机的配置，采用价比较高的通用型PC机。
4、采用性能优越的IFIX监控软件，通过操作员站对工业废水处理系统和进行监视控制，即通过LCD画面和键盘对整个工艺系统进行监视和控制，控制室不再设常规控制仪表盘。
5、工业废水控制系统更改后，将该系统接进水网，主干网采用以太网络，PLC和两台操作员站均接到以太网上构成一个以太网，易于组态、易于使用、易于扩展。
6、控制系统不仅与下层控制设备有良好的接口，而且具有上层管理厂级实时监控（SIS）系统的接口，同时具有可扩展性。
设计方案：
本控制系统PLC设计选用GE公司PAC 7系列PLC，采用单CPU配置系统结合多台上位计算机操作员站的控制方式，控制系统不采用就地控制箱上装配开关和按钮的方式，在操作控制室通过上位计算机系统对整个废水处理流程进行集中运行监示、报警与控制。废水处理系统在自动运行方式时，具备无人职守的能力及条件，设计了多种控制模式，可在上位机上选择运行。
1、PH值控制程序，再生废水处理后，PH值在6-9之间送至#3存放池以便再利用，PH值〈6或
〉9时返回#5池重新处理。
2、时间控制程序，本系统严格按照时序，顺序工作，允许在工作过程中进行手动、备用和自动方式的切换。
3、分组工作程序，由于多台废水存放池对应多台处理给泵和气泵，采用了分组运行的方法，根据实际情况进行控制参数据选择，这样既方便对各个对象的控制，又不影响设备的检修。
4、工业废水处理控制系统配置：一台控制电源分配柜，控制系统中各个电压等级的电源转换及各个控制设备的配电；2台PLC柜，内装一套废水处理系统PLC装置、必须的PLC、网络保护装置、继电器（日本idec 24VDC中间继电器）、4-20mA模拟量隔离器（日本ASAHI）等；一台LCD操作员站。
改造后系统功能比较：
1、监视功能及特点
通过各种可选择的画面（如运行画面、事件管理画面、报警画面等）对系统进行监视控制，实现生产过程的自动化。iFIX监控软件具有与下位机系统通讯的能力，实时监控现场设备的工作状态，显示生产过和中的工作曲线，具有远程控制能力，向下位机采集数据，对历史数据进行存储、查询、显示、打印等。监控系统有如下特点：
（1） 界面显示：具有全中文显示，界面友好，操作方便，系统流程画面采用主菜单的形式，在每幅画面下都可以通过按钮切换。在中心控制室对能全系统被控设备进行实理控制。
（2） 实时画面显示功能：用图型实时地的显示各现场的状态参数。用模拟仪表、趋势曲线显示参数的实时变化情况。根据阀门的开闭及水泵的启停状态。
（3） 参数修改画面和故障诊断画面等各种监视画面，便于生产人员能够快速、清晰地了解整个系统的生产情况。
（4） 安全功能：设定不同权限的口令，限定不同人员进入系统的权限，计算机启动后直接进入运行画面。
（5） 数据管理：数据库存储生产数据和操作记录，供统计分析使用。便于对历史数据的的记录和事件分析。
2、系统实现的功能
（1）所有设备操作均以窗口的方式实现，采用弹出式窗口操作的有：阀门、马达（泵或风机）的启停或/和调节，窗口的上方显示该设备的名称及EAM编码，下面该设备的操作按钮和检修挂牌按钮。操作窗口弹出后，可以方便地在窗口内对设备的参数进行修改，或改变设备的运行状态，泵和阀门采用不同的颜色表示设备的不同状态，。
（2）自动运行方式说明
工业废水系统在自动运行方式状态下，跟据水池的液位实现自动运行和泵的自动加药处理，从而进一步实现无人值守。当就地设备或系统出现异常，对自动控制造成无法正常运行时，例如阀门的开启和信号反馈有误仪表故障等，通过修改分组工作程序重亲新保证系统的正常自动运行。
（3）PID调节
酸碱加药部分的PH调节采用PID方式进行调节，PID调节是指调节器根据被调参数的给定值（SP）和过程值（PV）之间的偏差，通过比例P、积分I、微分D运算，改变调节器输出使过程值跟踪给定值从而达到无差调节的目的。PID调节有手动和自动两种调节方式：自动时PLC根据SP和PV间的偏差，按照PID算法自动改变控制输出，直到过程值等于给定值；手动时通过运行人员人为改变控制输出达到调节目的。酸碱加药部分调节中，自动时变频器的频率由控制系统计算值决定；自动解除后，变频器频率有操作员直接输出值。画面上有变频泵出力大小的数字显示，点击显示数字会弹出一画面，上面会显示泵出力大小的输出值和反馈值，其中输出值在非自动状态下操作员可以设定和改变。
3、方便维护
采用Proficy(TM) Machine Edition V5.50版本的专用编程软件，该软件提供了简单友好的用户界面，可重复使用的程序、强劲的搜索功能、自由格式的图形编辑器、完善的在线帮助。很方便的进行程序编写、软件调试、系统维护完全依照Windows环境的操作习惯设计，易学易用，可以极有效率之方式来操作。采用项目(project)观念，以可视化之方法将程序的开发内容以阶层化的方式加以呈现，令相关之工作内容一目了然，不论是程序的开发或维护皆能以极为直觉的方式进行。多样化的联机方式，提供直接联机、调制解调器联机及因特网联机等，并可自行将不同的联机设定内容，提供联机(on-line)的程序编辑功能，编辑完后可立即执行不必重新下载程序，可大幅缩短程序的开发与修改时间。 提供多窗口的阶梯程序画面，可将不同区段之程序同时呈现以便加以对照、复制与编辑 。 提供弹性之阶梯程序编辑功能可执行程序网络的插入、复制、贴上、删除等高效能操作，以加速程序之输入。 多窗口的阶梯程序高亮度显示画面，除将各开关组件闭合状态以红色直接在组件上显示外各应用指令内的缓存器其现在值亦直接在窗口内一起显示此对程序测试有极大之帮助，在窗口内亦可直接点选开关组件并对其加以抑能、致能或强制设定，被抑能之接点与线圈在显示上有别于正常之组件，以助于组件状况之掌握。
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摘 要：介绍江苏利港电厂工业废水理PLC控制系统更新改造，通过改造提高了污水系统控制水平，解决了原控制系统存在的技术瓶颈，控制方案设计更加合理，提高了控制系统的可靠性和自动性。
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关键词：工业废水处理；控制系统；改造
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工业废水处理系统：
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利港电厂工业废水处理系统用来处理一、二期4×350MW发电机组的工业废水，废水包括补给水系统的再生废水、化验室排水、锅内取样废水、锅炉清洗废水、锅炉排污水、空预器冲洗水，煤场冲洗废水等。各就地工业废水池通过废水输送泵将工业废水送至工业废水处理站#1-6存放池中，工业废水站废水不对外排放，经中和处理后的酸碱废水和锅炉区域的低浊度碱性废水直接利用3台工业废水处理给泵送至#2灰浆池，作为冲灰补充水。
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工业废水分为二类：
——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
第一类废水包括再生废水和化验室排水，贮存在#5存放池中，处理工艺流程图为：
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第二类工业废水包括锅内取样废水、锅炉清洗废水、锅炉排污水、空预器冲洗水，煤场废水等，贮存在#1-4和#6存放池中，处理工艺流程图为：
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P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
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原控制系统和存在缺点
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利港电厂工业废水处理原控制系统，控制功能的实现全由继电器搭建而成，采用模拟屏显示系统流程及门和泵的运行状态，废水系统液位、流量是以二次显示表和记录仪方式实现，模拟量的控制通过单独的调节器实现，无法实现报表自动生成和处理水量统计功能。该套系统使用十五年时间，老化严重，已经影响生产，主要存在以下缺点：
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1、控制系统技术落后，故障率高；
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2、电子产品产品老化严重，维修和更换费用都比较高；
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3、继电器硬接线回路，技术改进困难，成本也高；
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4、无法满足系统无人值守和自动统计的要求。
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5、原系统无趋势分析、无报警记忆功能，维护系统、分析和处理事故存在困难.
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6、工业废水系统无法实现实时数据采集和信号进SIS信息管理系统功能。
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改造设计思想：
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1、拆除工业废水原模拟盘控制柜，拆除原有按钮控制板，拆除原有的单回路调节器设备。
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2、按最新技术要求重新配置、组态一套工业废水控制系统，新系统具备无人职守的能力。
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3、用上位机平台控制方式，在CRT上直接进行对系统运行的监视和操作系统设备，上位机的配置，采用价比较高的通用型PC机。
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4、采用性能优越的IFIX监控软件，通过操作员站对工业废水处理系统和进行监视控制，即通过LCD画面和键盘对整个工艺系统进行监视和控制，控制室不再设常规控制仪表盘。
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5、工业废水控制系统更改后，将该系统接进水网，主干网采用以太网络，PLC和两台操作员站均接到以太网上构成一个以太网，易于组态、易于使用、易于扩展。
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6、控制系统不仅与下层控制设备有良好的接口，而且具有上层管理厂级实时监控（SIS）系统的接口，同时具有可扩展性。
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设计方案：
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本控制系统PLC设计选用GE公司PAC 7系列PLC，采用单CPU配置系统结合多台上位计算机操作员站的控制方式，控制系统不采用就地控制箱上装配开关和按钮的方式，在操作控制室通过上位计算机系统对整个废水处理流程进行集中运行监示、报警与控制。废水处理系统在自动运行方式时，具备无人职守的能力及条件，设计了多种控制模式，可在上位机上选择运行。
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1、PH值控制程序，再生废水处理后，PH值在6-9之间送至#3存放池以便再利用，PH值〈6或
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〉9时返回#5池重新处理。
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2、时间控制程序，本系统严格按照时序，顺序工作，允许在工作过程中进行手动、备用和自动方式的切换。
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3、分组工作程序，由于多台废水存放池对应多台处理给泵和气泵，采用了分组运行的方法，根据实际情况进行控制参数据选择，这样既方便对各个对象的控制，又不影响设备的检修。
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4、工业废水处理控制系统配置：一台控制电源分配柜，控制系统中各个电压等级的电源转换及各个控制设备的配电；2台PLC柜，内装一套废水处理系统PLC装置、必须的PLC、网络保护装置、继电器（日本idec 24VDC中间继电器）、4-20mA模拟量隔离器（日本ASAHI）等；一台LCD操作员站。
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改造后系统功能比较：
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1、监视功能及特点
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通过各种可选择的画面（如运行画面、事件管理画面、报警画面等）对系统进行监视控制，实现生产过程的自动化。iFIX监控软件具有与下位机系统通讯的能力，实时监控现场设备的工作状态，显示生产过和中的工作曲线，具有远程控制能力，向下位机采集数据，对历史数据进行存储、查询、显示、打印等。监控系统有如下特点：
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（1） 界面显示：具有全中文显示，界面友好，操作方便，系统流程画面采用主菜单的形式，在每幅画面下都可以通过按钮切换。在中心控制室对能全系统被控设备进行实理控制。
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（2） 实时画面显示功能：用图型实时地的显示各现场的状态参数。用模拟仪表、趋势曲线显示参数的实时变化情况。根据阀门的开闭及水泵的启停状态。
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（3） 参数修改画面和故障诊断画面等各种监视画面，便于生产人员能够快速、清晰地了解整个系统的生产情况。
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（4） 安全功能：设定不同权限的口令，限定不同人员进入系统的权限，计算机启动后直接进入运行画面。
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（5） 数据管理：数据库存储生产数据和操作记录，供统计分析使用。便于对历史数据的的记录和事件分析。
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2、系统实现的功能
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（1）所有设备操作均以窗口的方式实现，采用弹出式窗口操作的有：阀门、马达（泵或风机）的启停或/和调节，窗口的上方显示该设备的名称及EAM编码，下面该设备的操作按钮和检修挂牌按钮。操作窗口弹出后，可以方便地在窗口内对设备的参数进行修改，或改变设备的运行状态，泵和阀门采用不同的颜色表示设备的不同状态，。
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（2）自动运行方式说明
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工业废水系统在自动运行方式状态下，跟据水池的液位实现自动运行和泵的自动加药处理，从而进一步实现无人值守。当就地设备或系统出现异常，对自动控制造成无法正常运行时，例如阀门的开启和信号反馈有误仪表故障等，通过修改分组工作程序重亲新保证系统的正常自动运行。
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（3）PID调节
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酸碱加药部分的PH调节采用PID方式进行调节，PID调节是指调节器根据被调参数的给定值（SP）和过程值（PV）之间的偏差，通过比例P、积分I、微分D运算，改变调节器输出使过程值跟踪给定值从而达到无差调节的目的。PID调节有手动和自动两种调节方式：自动时PLC根据SP和PV间的偏差，按照PID算法自动改变控制输出，直到过程值等于给定值；手动时通过运行人员人为改变控制输出达到调节目的。酸碱加药部分调节中，自动时变频器的频率由控制系统计算值决定；自动解除后，变频器频率有操作员直接输出值。画面上有变频泵出力大小的数字显示，点击显示数字会弹出一画面，上面会显示泵出力大小的输出值和反馈值，其中输出值在非自动状态下操作员可以设定和改变。
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3、方便维护
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采用Proficy(TM) Machine Edition V5.50版本的专用编程软件，该软件提供了简单友好的用户界面，可重复使用的程序、强劲的搜索功能、自由格式的图形编辑器、完善的在线帮助。很方便的进行程序编写、软件调试、系统维护完全依照Windows环境的操作习惯设计，易学易用，可以极有效率之方式来操作。采用项目(project)观念，以可视化之方法将程序的开发内容以阶层化的方式加以呈现，令相关之工作内容一目了然，不论是程序的开发或维护皆能以极为直觉的方式进行。多样化的联机方式，提供直接联机、调制解调器联机及因特网联机等，并可自行将不同的联机设定内容，提供联机(on-line)的程序编辑功能，编辑完后可立即执行不必重新下载程序，可大幅缩短程序的开发与修改时间。 提供多窗口的阶梯程序画面，可将不同区段之程序同时呈现以便加以对照、复制与编辑 。 提供弹性之阶梯程序编辑功能可执行程序网络的插入、复制、贴上、删除等高效能操作，以加速程序之输入。 多窗口的阶梯程序高亮度显示画面，除将各开关组件闭合状态以红色直接在组件上显示外各应用指令内的缓存器其现在值亦直接在窗口内一起显示此对程序测试有极大之帮助，在窗口内亦可直接点选开关组件并对其加以抑能、致能或强制设定，被抑能之接点与线圈在显示上有别于正常之组件，以助于组件状况之掌握。
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