PLC在电厂化学控制系统中的应用

【摘 要】 PLC程控—是可编程序控制器（Programmable logic controller），简称PLC。可编程序控制器是一种以计算机（微处理器）为核心的通用工业控制装置，目前已被广泛的应用于工业生产的各个领域。现代可编程序控制器采用微处理器（Microprocessor）作为中央处理单元，其功能大大增强，它不仅具有逻辑控制功能，还具有算术运算，模拟量处理和通讯联网功能。近年来，PLC的发展异常迅猛，产品更新换代的速度明显加快，功能日益增强，应用领域愈加广泛。在电厂化学生产过程中，大量的开关量顺序控制，它按照逻辑条件进行顺序动作，并按照逻辑关系进行连锁保护动作的控制，及大量离散量的数据采集。传统上，这些功能是通过气动或电气控制系统来实现的。电气控制部分的各种控制阀门和联锁开关较多，其中任一环节的工作状态的稳定性和可靠性都将对整个化学水自动控制部分产生相关连的影响。针对这样的实际状况，在电厂化学水的控制部分采用了由PLC系统构成的程序控制。从而完成化学水处理部分的启动、停止、暂停、再启动以及相关电磁阀箱、风机、泵的控制。化学水部分的运行（送水）和再生指令全部自动进行。

【关键词】 PLC 电厂化学 控制系统 应用发展

乌兰浩特第二热电厂的化学水处理控制系统是采用的施耐得PLC控制器。，控制化学水处理过程中制水运行、过滤器冲洗、阳床反洗再生、阴床反洗再生及混床再生的全过程程序控制的实现.水处理设备为浮动床，除盐水为二级除盐系统，实行二套单元制系统，热网补水为母管制，三台钠浮动床进行对热网补水进行软化处理。系统设计出力为42T/h，最大时为66T/h，热网补水量按160T/h设计的。

1 水处理的流程

（1）锅炉补给水处理系统为：深井水→生水加热器→生水箱→生水泵→高效纤维过滤器→强酸阳浮床→除二氧化碳器→中间水箱→中间水泵→阴浮床→混合浮床→除盐水箱→除盐水泵→加氨加联氨处理→除氧器。

（2）热网补给水处理系统为：深井水→生水加热器→生水箱→生水泵→高效纤维过滤器→钠浮床→软化水箱→软化水泵→热网除氧器。

2 PLC在化学水处理中的应用方法

2.1 系统硬件配置（如图1）

系统由两台上位计算机和一套冗余PLC系统构成。上位计算机系统采用工业级计算机构成的监测与控制系统，计算机上安装ControX2000工业监测与控制系统软件，通过合理的系统设计和系统组态，实现对整个化学水处理工艺流程的动态监视和控制。通过上位计算机系统工业控制传输网络，实现对整个生产工艺工程的自动化管理和控制

PLC选用施耐德公司PPC11冗余控制器，控制系统采用双机热备冗余方式，通过远程I/O的方式连接现场需要监测与控制的点，远程I/O由通讯处理器和PPC11系列I/O模块组成。冗余的主控制站可以保证系统的停机维护时间为零，最大限度的减少人对系统的干预。主控制系统热备系统和远程I/O控制站之间采用工业以太网总线传输网络，实现信息的可靠、安全、稳定的传输。

上位计算机系统安装与PLC控制单元之间采用工业以太网传输网络。以太网属国际标准，工业以太网已达到高传输安全性和可靠性要求，现已广泛用于程序维护、传递数据、监控、连接人机界面、记录事件和告警。工业以太网具有高传输速率（目前达到100M）、集线器技术的确定性、不需考虑网络的拓扑结构、传输物理介质多样（双绞线、光纤、同轴电缆）、集线器的应用可不考虑网络的扩展等优点。

通过以太网络将上位计算机系统和现场监测与控制点紧密的结合为一个整体，构成一个完整的系统。在这样高速传输网络上，可以很方便的利用PLC系统所特有的功能，实现对整个控制系统的计算机在线远程诊断功能。

2.2 系统软件组成

ControX2000通用监控软件是一种先进的工业控制用软件，它融过程控制设计、现场操作以及工厂资源管理于一体，将一个企业内部的各种生产系统和应用以及信息交流汇集在一起，实现最优化管理。它基于Microsoft Windows 98、Windows 2000、Windows NT操作系统，内部采用真正的Client/Server体系结构，用户可以在企业网络的所有层次的各个位置上都可以及时获得系统的实时信息，无论是在控制现场还是在办公室内，都可以进行交互式的操作，让操作者和管理人员作出快捷有效的决策。采用controX2000通用监控软件制作工业监控工程，可以极大地增强用户生产线的能力、提高工厂的生产力和效率、提高产品的质量、减少成本及原材料的消耗。它适用于从单一设备的生产运营管理和故障诊断，到网络结构的分布式大型集中监控管理系统的开发。

其构成的程控流程如下：

阳床再生过程——落床：开启排气门1min，后关闭排气门1min；启动喷射：同时开启阳床、反洗排水门、进酸门、酸喷射入口门2min，启动再生泵0.5min；进酸：开启喷射器酸入口门50min；置换：关闭喷射器酸入口门30min+置换结束后停止，再生泵运行0.5min，同时关闭酸喷射器水入口门、阳床进酸门、反洗排水门2min；反洗：有其他系列运行时，方可对系列进行反洗，开启反洗排水门1.5min，反洗入口门20min，反洗结束，关闭反洗水入口门1.5min，关闭反洗排水门1.5min，此设备处于设备状态。

阴床再生过程——落床：开始：排气门0.5min，后关闭排气门 0.5肟诿min，启动再生泵0.5mi；进碱：开启喷射器碱入口门50min；置换：关闭碱喷射器入口门30miin，置换结束后，停止再生泵运行 0.5min，同时关闭碱喷射器水口门、阴床进碱门，反洗排水门2min；反洗：有其他系列运行时，方可对系列进行反洗，开启反洗排水门 1.5min，开启反洗入口门30min，反洗为结束，关闭反洗水入口门 1.5min，关闭反洗排水门1.5min，此设备处于备用状态。

混床再生——洗前排水排气：开空气门、中间排水门、正洗排水门、10MIN、关闭正洗排水门、中间排水门；反洗分层：开反洗排水门1MIN、反洗入口门1MIN、反洗20MIN；静止：关反洗水入口门1MIN、反洗排水门1MIN静止5MIN；排水：开正洗水门1MIN、排水3MIN、关闭空气门1MIN、正洗排水门1MIN；予喷射：同时开启混床中间排水门、进酸门、进碱门、酸喷射器水入口门、碱喷射器水入口门、2MIN、启动再生泵；进酸碱：同时开启酸喷射器进酸门、碱喷射器进碱门1MIN进酸45MIN、进碱50MIN；置换：进酸结束后，关闭酸喷射器进酸门，置换30MIN，进碱结束后关闭碱喷射器进碱门置换30MIN，停止再生泵运行、同时关闭酸喷射器水入口门、碱喷射器水入口门、进酸门、进碱门；小正洗对冲：开混床入口门、空气门2MIN、小正洗时间20MIN、关中间排水门1MIN、开正洗排水门1MIN、时间20MIN、关入口门；排水、排气：开中间排水门10MIN、关正洗排水门、中间排水门、空气门1MIN；混脂：开反洗排水门1MIN、压缩空气门1MIN、进气5MIN、关闭压缩空气门、反洗排水门1MIN；备用：开入口门、空气门、1MIN、空气门出水后开正洗排水门、1MIN、关空气门1MIN、正洗结束后、关正洗排水门、入口门。

水处理系统所有控制阀采用就地和远程控制方式，即使在程控系统完全故障的情况下还可以通过就地控制实现手动制水，保证机组锅炉的可靠用水。控制箱上选用3位选择开关，分别为就地开、就地关、远程控制。选择远程控制时，控制阀由操作员在操作站上控制。操作员可以在操作站对控制阀进行状态监视和动作控制，对控制阀的控制可分选择自动和手动方式。在自动方式时控制阀受PLC逻辑程序控制，在手动方式时控制阀由操作员直接在操作界面上点击控制。

一级除盐设备的投运和再生由PLC实现自动控制，也可通过键盘和鼠标在控制室内的操作站上进行远方操作。一级除盐设备的出水导电率超过规定值或周期制水量达规定值时，自动解列并报警，然后自动投入再生程序。混合离子交换器的投运和再生由PLC实现自动控制，或者通过键盘和鼠标进行远方操作。

2.3 应用中现存的问题

由于目前PLC程控技术的发展以及在辅助系统，尤其是化学水系统的广泛应用，使得个设计院及PLC制造商清楚地认识到辅助系统PLC程控是一块宝贵资源，不惜重金以各种手段纷纷抢占这块市场。这样由于他们的技术水平各有不同，生产出的产品质量也就良莠不齐。，在竞标中赢得项目，降低成本，往往造成该系统独立，不能将信息上传至DCS，难以进行有效的维护，开放性能差，甚至不能将信息资源完全共享，从而全面有效地向MIS系统开放，致使化学水系统成为全厂信息化管理的孤岛。而另一个不可回避的事实则是由于机组容量的增加，化水等辅机容量亦相应增大，这样势必造成PLC控制系统输入输出I/O测点的增加，造成各类模件增加，机柜数量庞大，系统复杂。单是庞大的PLC系统硬件这一项就将花费电厂的大笔建设费用。不少电厂也因价格昂贵放弃了PLC程控的打算。退而求其次改用常规仪表盘这种控制方式。

3 PLC应用与发展

现在由于PLC的应用越来越广泛，可以为用户配置柔性制造系统fms计算机集成制造系统CIMS。以能进行对整个工厂的监控，管理，并发展了技术，提高了可靠性。目前PLC主要向两个方向发展：一是综合化控制系统，它已经突破了原有的可编程控制器的概念，将工厂生产过程控制与信息管理系统密切结合起来，甚至向上为EMS和ERP系统准备了技术基础，这种发展趋势会使得ERP系统有了坚实的技术基础，从而会带来工业控制的大发展。实现电子信息化工厂；二是微型可编程控制器发展迅速，体积如手掌大小，功能可覆盖工厂设备及整个车间的控制功能，并具备联网功能，微型化的可编程控制器使控制系统可将触角延伸到工厂的各个角落。

新一代可编程控制器的技术现状。

执行多任务功能，就是可同时安装几个CPU模板，每个模板执行各自的任务，控制与执行任务相关的I/O模板。网络能力的强化；高速化处理功能；集成化软件；微型化；信息技术渗入可编程控制器；具有容错和冗余性能的故障防止型可编程控制器已经出现，具备再现插拔的双通道的信号模板和电源模板。

随着国民经济的发展，PLC可编程序控制器在各个领域的应用会更加广泛。

参考文献：

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