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西門子ＰＬＣ在火電廠自動控制系統(tǒng)中的應(yīng)用
閱讀：1408 發(fā)布時間：2013-11-12１．１水系統(tǒng)
水系統(tǒng)主體設(shè)備主要包括雙介質(zhì)過濾器４臺,活性炭過濾器４臺,精密過濾器兩臺,反滲透裝置兩套,除碳器一套,一級混床三臺,二級混床兩臺。所有設(shè)備由不同的管道相連構(gòu)成化學(xué)補(bǔ)給水處理系統(tǒng)。從生水泵來的生水首先進(jìn)入雙介質(zhì)過濾器除去大顆粒懸浮物等雜質(zhì),再進(jìn)入活性碳過濾器處理,使水的濁度和導(dǎo)電度達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)后經(jīng)精密過濾器進(jìn)入反滲透裝置,除去大量的含鹽離子,此時的水變?yōu)榈?淡水進(jìn)入除碳器除去ＣＯ２后進(jìn)入混床進(jìn)行再次除鹽處理,使水的導(dǎo)電度和ＳｉＯ２的含量達(dá)到設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)后才能送入主廠房。水系統(tǒng)主要檢測的對象有ＰＨ值、導(dǎo)電度、流量、壓力、濁度和ＳｉＯ２含量等,此外,雙介質(zhì)過濾器、活性碳過濾器以及一、二級混床的樹脂一旦失效就需要再生處理,反滲透裝置每次運(yùn)行結(jié)束后也需要清洗等,這些工作都需要計算機(jī)和西門子ＰＬＣ程序控制來完成。
１．２酸堿再生系統(tǒng)
酸堿再生系統(tǒng)的主要作用是將混床里失效的樹脂利用酸堿置換反應(yīng)還原為合格的樹脂,供混床制水使用。在制水過程中,當(dāng)混床運(yùn)行時間過長時樹脂會吸附大量的含鹽離子,導(dǎo)致樹脂失效,此時產(chǎn)品水中的導(dǎo)電度和ＳｉＯ２的含量會明顯增大,這就需要對樹脂加酸加堿做再生處理,通過酸堿置換反應(yīng)使樹脂還原為合格的樹脂,這時混床才能參與制水。從酸堿儲存槽來的酸和堿分別儲存在酸堿罐中,加酸加堿時,酸堿濃度要控制在一定的范圍才行,一般酸堿濃度為０．１～０．１５,這些都要在系統(tǒng)運(yùn)行過程中根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況來確定,酸堿再生系統(tǒng)主要檢測的參數(shù)為酸堿濃度、酸堿槽和酸堿箱的液位等。
１．３氣系統(tǒng)
氣系統(tǒng)主要是來自主廠房的壓縮空氣,壓縮空氣分為程控用氣和再生用氣兩部分,程控用氣主要是供給電磁閥箱來控制氣動閥門的,而再生用氣是供給雙介質(zhì)過濾器和混床再生空氣擦洗時使用。氣系統(tǒng)要保證有一定的氣壓,壓力范圍為０．５～０．６ＭＰａ,壓力過高會使管道和床體憋壓,壓力太低閥門將動作緩慢甚至操作無效,因此氣壓是本系統(tǒng)的重要參數(shù)。
２．１系統(tǒng)構(gòu)成及控制要求
程控系統(tǒng)是以西門子ＰＬＣ和計算機(jī)為核心組成的對化學(xué)水處理系統(tǒng)操作實(shí)行程序自動控制的裝置。系統(tǒng)所有的監(jiān)控操作都是在計算機(jī)上完成的,通過ＣＲＴ監(jiān)測現(xiàn)場各設(shè)備的狀態(tài)和參數(shù),來分析閥門、水泵以及過濾器、混床和反滲透裝置等的運(yùn)行狀態(tài)、水質(zhì)的好壞,如ＰＨ值、導(dǎo)電度、流量、壓力、濁度和ＳｉＯ２等。上位機(jī)為運(yùn)行人員提供了極為方便的操作方式和控制對象選擇菜單,運(yùn)行人員選擇菜單內(nèi)容來決定自己所喜歡的操作方式,通過發(fā)布操作指令來控制和監(jiān)測現(xiàn)場運(yùn)行設(shè)備。打印機(jī)可隨時打印各種報表,從報表上分析運(yùn)行設(shè)備的各種參數(shù),進(jìn)而分析水質(zhì)的優(yōu)劣。音箱是作為系統(tǒng)運(yùn)行時報用的,系統(tǒng)運(yùn)行過程中當(dāng)檢測到有故障時會發(fā)出報聲音,提醒運(yùn)行人員注重并通知檢修人員及時修理故系統(tǒng)運(yùn)行之前過濾器和混床里必須有合格的樹脂才能保證有效的出水水質(zhì)。一旦樹脂失效,將影響出水水質(zhì),此時必須投運(yùn)備用過濾器和混床,同時將不合格的樹脂進(jìn)行再生處理。系統(tǒng)流程圖如圖１所示。
２．２系統(tǒng)的組態(tài)
系統(tǒng)的組態(tài)對一個控制系統(tǒng)的配置來說相當(dāng)重要,整個系統(tǒng)的自動化程度與其有著密切關(guān)系,它直接影響著整個系統(tǒng)操作功能的順利實(shí)現(xiàn),所以在對系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)之前,必須搞清楚系統(tǒng)的所有受控對象以及參與控制的所有設(shè)備。由于化水處理系統(tǒng)涉及的受控對象比較多,有一百多個氣動閥門、電動閥門、除碳風(fēng)機(jī)、反洗水泵、加藥泵、攪拌機(jī)以及淡水泵、除鹽水泵等,還有幾十路模擬量的監(jiān)控,所以必須考慮所有的控制點(diǎn)數(shù),然后給每個輸入或輸出點(diǎn)一個Ｉ／Ｏ位,這樣就可以計算出所有的Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)。
西門子ＰＬＣ的型號一般來說由用戶自己確定,但是設(shè)計人員應(yīng)當(dāng)根據(jù)系統(tǒng)的大小和控制對象的復(fù)雜程度來作出合理的推薦,幫助用戶進(jìn)行系統(tǒng)選型,因?yàn)槊總€系統(tǒng)的大小和控制的對象都不相同,其運(yùn)行的工藝流程也各不一樣,對它們的控制編程方式也不同,因此對西門子ＰＬＣ內(nèi)存容量的要求也不一樣,這就要求進(jìn)行全面地分析,使整個控制系統(tǒng)的配置更加完善。當(dāng)所選西門子ＰＬＣ的型號確定時,根據(jù)所選西門子ＰＬＣ系統(tǒng)Ｉ／Ｏ單元的點(diǎn)數(shù)來確定Ｉ／Ｏ模塊的數(shù)量,再根據(jù)Ｉ／Ｏ模塊的數(shù)量和所選機(jī)架上的槽數(shù)來確定所要使用的機(jī)架數(shù)（包括擴(kuò)展機(jī)架）。一般來說,Ｉ／Ｏ點(diǎn)數(shù)zui后要留出足夠的余量（１５左右）作為備用,便于將來系統(tǒng)增容擴(kuò)建或改造。
由于該電廠的非凡原因和技術(shù)要求,需要配置上位計算機(jī)來參與操作和監(jiān)控,對上位機(jī)的要求是能夠模擬顯示整個系統(tǒng)當(dāng)前的運(yùn)行狀況、工藝參數(shù)趨勢及棒形圖、實(shí)時打印歷史記錄及報表、實(shí)時報警以及顯示系統(tǒng)運(yùn)行程序的步序和運(yùn)行時間等,操作系統(tǒng)要求鼠標(biāo)點(diǎn)動每個閥門和各個水泵、風(fēng)機(jī)等,要求提示運(yùn)行人員操作的步序,而且操作簡單易懂,誤操作時不會出現(xiàn)安全和技術(shù)事故,能夠及時解除誤操作等意外情況的發(fā)生。西門子ＰＬＣ與上位機(jī)進(jìn)行實(shí)時通訊,操作并治理整個系統(tǒng),兩臺上位機(jī)一臺運(yùn)行,一臺備用,并且能夠同時互相進(jìn)行切換,因此還需配置通訊模塊,網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)等使整個系統(tǒng)的運(yùn)行和操作更加方便。整個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為雙ＣＲＴ 西門子ＰＬＣ組成工業(yè)控制局域網(wǎng),兩臺計算機(jī)上有以太網(wǎng)卡,通過雙絞線與交換機(jī)相連,雙絞線接口為ＲＪ-４５,網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型連接,網(wǎng)絡(luò)協(xié)議為ＴＣＰ／ＩＰ。西門子ＰＬＣ主機(jī)架上安裝以太網(wǎng)模塊,通過雙絞線與交換機(jī)相連,西門子ＰＬＣ主機(jī)通過同軸電纜與ＲＩＯ各遠(yuǎn)程站連接。在這樣的系統(tǒng)配置中,兩臺計算機(jī)既可以共享數(shù)據(jù),互為備用,也可以作為西門子ＰＬＣ的編程器,對西門子ＰＬＣ進(jìn)行編程和維護(hù)。