水處理控制系統中PLC組態軟件的運用

張國領

江蘇核工業格林水處理有限責任公司

水處理控制系統中PLC組態軟件的運用

張國領

江蘇核工業格林水處理有限責任公司

作者介紹了PLC組態軟件在水處理控制系統中的運用，重點闡述了該系統的組成要素和功能特點。該軟件自應用以來，幫助水處理控制系統運作正常，符合國家發展標準和要求，對系統的完善和改進發揮了積極的作用，在保質保量的前提下提供給廣大用戶極大的便利。

PLC；組態軟件；水處理；完善和改進

1、前言

水處理控制系統是國家水電站發電設備中的重要組成部分，該部分運行的可靠性、安全性和穩定性直接影響到國家水電站的發電情況和處理進度，由于水處理控制系統設備數量多、操作步驟多和工藝復雜，不能很好地領會控制系統的思想，也不能有效地維護控制。

該套水處理控制系統是國家有關部門長時間研制及重金投入開發，主要是通過PLC組態軟件對多介質過濾器的投運、停運、再生、清洗、再生實行手動、半自動及全自動機能控制，大大節省了人力，節約了生產成本，提高了工作效率，加快了系統運作的速度，在保質保量的前提下提供給廣大用戶極大的便利。

1.1 水處理控制系統

水庫來水——多介質過濾器——中間水箱——升壓泵——過濾系統——清凈聯網系統——中和池排污泵——全自動風機——地下水箱——發電系統——水電站

1.2 水處理控制系統的特點

該系統根據管理集中、控制分散的原則，采用分布式系統結構，將整個控制結構分為三層，第一層為中央控制層，主要完成設定值的操作輸入通訊及運行管理；第二層為現場控制層，以PLC為控制核心，實現數據的采集、控制算法的實現、控制命令的下發以及傳輸信號的連鎖反應功能；第三層為最終執行層，即各類的感應器和傳送器等，完成上一層下達給下一層的所有控制指令和數據采集。

系統的操作功能要求系統能夠在現場設備無故障的情況下實現自動化，一般情況下設備的啟動和單步操作方式必須選擇整組營運才可以進行下一步的深度分析。操作程序啟動時能夠自動檢測，自動提示，自動報警，便于管理和數控。

因為水處理控制系統比較復雜龐大，所涉及的控制對象比較多，由于PLC可編程控制器的CPU功能性強，可選范圍廣并具有通用的處理結構，通用指令系統和高性能的通訊系統，允許與其他裝置相互連接，這大大增強了應用控制和數據交換能力。當水處理控制系統設備規模較大，控制功能較為復雜的時候，采用這種分散式控制結構，可以充分發揮PLC組態軟件強大的運輸處理能力和協助終端分析理解能力。將PLC用于水處理控制系統中，大大減輕了操作人員的勞動強度，提高了生產效率和系統運行的安全性和穩定性，為社會創造了有利價值，實現了科學發展觀的管理模式。

2、系統組成

本系統采用PLC組態軟件+水處理自動控制方式進行。系統采用新型配置：大型終端CPU、電源模塊、通訊單元采用采用雙機熱備轉化配置。大型終端CPU通過雙機采錄相關信息后，當一臺CPU發生突發故障時，系統可自動切換至另一臺CPU運行。當一路通訊中斷時，系統可自動切換到另一條網路通訊，當主機功能出現故障時系統可自動切換至備用單元進行下一單元的傳輸，可保障系統繼續進行，保證了處理過程的穩定性和可靠性。

處于底層的過程控制級一般由分散的現場控制站、數據采集站等就地實現數據采集和全局控制，并通過數據通信網絡傳送到生產監控級計算機。生產監控級對來自過程控制級的數據進行集中和管理。

2.1、軟件組成

PLC組態軟件使用可編程序的記憶以存儲指令，用以執行邏輯、順序、計時和計算功能，通過系統輸入的相關數據進行編排和重置，并通過模擬信號進行輸出，以控制各種機械的正常運行。PLC組態軟件是有專業性的，只能適合于某種領域內大型終端機器使用的軟件。工作控制中形成的組態結果是用在實時監控處理系統的全方位信息采集的，所分為控制層、監控層、管理層三層，不但及時實現對現場的實時監測與自動控制，且在處理控制系統中完成上傳下達、組態開發的重要作用。

CPU作為PLC的核心，它按PLC的程序賦予的功能接受并儲存水處理控制系統輸入的所有用戶數據，用掃描的方式采集由現場輸入裝置送來的狀態進行綜合分析，并存入規定的寄存器中進行編排。作為水處理控制系統的重要核心組成部分，PLC與各種機械的電器回路接口，是通過輸入輸出部分（I/O）完成的。I/O模塊集成了PLC的I/O電路，其輸入暫存器反映輸入信號狀態，輸出點反映輸出鎖存器狀態。輸入模塊將電信號變換成數字信號進入PLC系統，輸出模塊相反。

2.2、軟件的具體操作流程：

電源輸入—內部處理信息—分析數字信號—輸入處理（遠程輸送）—通信服務綜合運用（外設、總線服務）—更新數據庫—特殊寄存器—運行方式選擇—執行判斷程序—輸出處理—再次執行判斷—PLC服務正常—存放并通知錯誤結果—CPU進行強制停止—修正錯誤存入正確信息—連接最終系統中樞。

運行于系統人機界面的工作站、服務器等軟件，將提供最終整理和收集的信息進行事件分析，進行遠程操作控制等應用功能。

該系統要求在PLC組態軟件的控制下實現多介質過濾器的投運、停運、反洗過程；中間水箱自動接受信號運作，通過水位的高低來反饋信號給多介質過濾器以決定投運數量；超濾變頻升壓泵自動啟停、變頻調節、以及對過濾器的反洗；過濾系統經過信號轉換刺激反洗過程持續升級，啟動聯網系統進行清凈模式，促進水循環的潔凈度；分離排出的污水經過排污泵的篩查功能，分離出干凈的水體；再經全自動風機降低系統的溫度和熱度，幫助地下水箱順利接水、抽水、蓄水等步驟實現水處理控制系統的正常操作。

我們必須對PLC進行合理的系統組態和配置，既要力求科技含量高、工藝先進、操作簡單和效果明顯，又要做到系統結構合理、性能價格比高。在長期的PLC的實踐中，才能總結出比較出色的軟件設備操作，水處理控制系統進行充分的投入后，才能有效提供系統運行的效率和制水質量，為電力的進行做好有力的保障。