PLC在電廠補水自動控制中的應用

顧文業

摘要：目前，大部分二級發電廠都應用了中壓系統補水處理技術。該系統能夠有效過濾清水，為了更好地運行該系統，必須通過自動化控制技術來實現對系統的管理和控制。文章闡述了在電廠補水自動控制工程項目中引入PLC的優勢，并對系統組成、組態以及控制要求進行了論述，希望能夠為電廠提升水處理系統的運行效率提供思路借鑒。

關鍵詞：電廠補水；PLC；自動控制技術；二級發電廠；中壓系統 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM764 文章編號：1009-2374（2016）06-0043-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.06.022

中壓補水處理系統不僅能夠實現對化學水的有效處理，經該系統處理過的水分還能夠通過二級除鹽處理生成鍋爐所需的除鹽水，為廠房汽輪機、鍋爐的高效使用創造了更加有利的條件。為了保證中壓補水處理系統能夠更加高效地運行，各個發電廠已經開始探索通過一些切實可行的自動控制技術，通過設計自動程序和設定人工參數，對該系統進行全面有效的管理控制。

1 水系統概況

本文以某二級發電廠為例，對該電廠運用PLC對中壓補水處理系統進行自動控制的應用情況進行詳細闡述。該發電廠中，配備的水位系統設備主要包括活性炭過濾器3臺、精密型過濾器2臺、雙介質過濾器4臺、滲透裝置2套，即除炭型、三態一級型混床裝置。其化學水補給處理系統由各個設備處理設備的管道相互連接組成，水泵流出的水在進入到雙層介質過濾器中后，可過濾掉大型的顆粒懸浮物，再進入到二層過濾器中，經活性炭過濾器可以保持水導電度及渾濁度，緊接著進入到第三層過濾器裝置中，即反滲透裝置，能夠去除含鹽粒子，經過三層式處理后，化學水已經淡化，僅需通過除碳器就能消除多余的二氧化碳，上述處理完成后，就可進入到專業混床中再次除鹽處理，當測定經處理的水達到一定的導電度、pH值、水流量、壓力值、二氧化硅含量標準后，就可將其運往主廠房中。當雙介質鍋爐和活性炭過濾器失去了混床效果，就需要重新處理化學水，處理過程中，一些反滲透裝置運行結束后，應該立即進行清理，避免影響水處理效果。在以上水處理操作中引入計算機系統和PLC，能夠大大提高處理效率和水質量。

2 PLC補水自動控制系統的組成

在補水自動控制系統中，計算機系統和PLC是核心和基礎，其主要作用是對相關水處理程序進行自動控制。通過計算機系統及PLC能夠對整個系統進行監控。根據計算機監測到的現場圖像，可以了解現場設備的使用情況，同時還能夠跟蹤分析過濾器、閥門以及水泵的運行狀態，以此來控制水質量；監測得到的導電度、壓力值、pH值等數據能夠為電廠運行管理人員調整水處理方案提供重要參考；操作人員還可直接設置系統操作方式，按照系統操作的相關指令來控制和管理現場運行設備。除此以外，基于計算機及PLC技術上的補水自動控制系統還具備其他輔助功能：（1）帶有打印機，可實施打印相關的數據報表，為分析和監測水處理參數工作帶來了便利，有助于高效地對水質情況做出判斷；（2）攜帶音響，當系統在運行過程中發生故障或者異常情況時，可以提供相關的報警信號，發出的報警聲能夠提醒相關操作人員及時查明和處理故障，控制故障發生范圍，避免影響水處理效率；（3）系統具備合格的樹脂，在系統投入使用前，通過復核濾波器以及混床，整個系統的樹脂均達到了相關標準，能夠確保水質質量合格。

3 PLC補水自動控制系統的組態

PLC補水自動控制系統的組態直接影響著整個系統能夠達到的自動化程度，并關系到系統的操作功能的實現，是系統配置的主要參量。在分析系統組態之前，需先把握受控對象和對應的設備參量。案例中該二級發電廠主要涉及到的受控對象包括模擬量監測系統、電動機閥門除碳風機、氣動閥門等。涉及到的受控對象數量眾多而且較為復雜，因此需著重分析系統組態，分析輸出和輸入參數的制定情況。

一般情況下，在確定PLC系統的輸出量和輸入量時，需考慮到系統輸出或輸入單元的點數，通常水處理過程中需要預留充足的輸出（輸入）點數備用，支持系統長期運行和改造、擴建。在實時通訊過程中，主要通訊設備不僅包括PLC，還有上位機，上位機也需多增加一臺備用，保證兩臺上位機能夠及時相互切換，確保交換機能夠長期穩定運行和正常操作，為其他相關操作創造

便利。

從宏觀層面上看，該系統網絡主要是通過雙圖像管PLC來組成補水自動控制網絡，兩臺操作計算機均通過雙絞線、太網卡來連通交換機，雙絞線應用了星型網絡拓撲結構，引入網絡傳輸的IP協議，采用RJ-45接口。主機架構中裝有太網，能夠連通交換機和雙絞線，再加上同軸電纜，可以直接連接RIO的多個遠程站，通過上述配置方式可以共享兩臺計算機的數據，具體來說，這兩臺計算機管理的數據可以實現相互備用，可將其中一臺作為系統編程器，因而同時具備了PLC編程功能和維護功能。

4 控制系統的軟件設計分析

該發電廠應用的PLC補水自動控制系統總共覆蓋了以下程序：雙介質過濾投入運行程序、停止操作程序、反滲透裝置啟動程序、混床投入運行程序、再生程序，每個程序均能單步、同步操作，并且屬于獨立運行。

舉例來說，在系統中可設置水泵切換程序，其基本控制原理是通過預先設置的壓力傳感器以及壓力值來處理現場作業產生的實際壓力信號差。若壓力差超過數值0，就需要增加輸出電流，調高變頻器輸出頻率，以提高變頻泵的轉速，進而提高現場水壓；若壓力差低于數值0，則應該降低變頻泵的轉速，以減小現場水壓。一般情況下，為了保證水壓差數值接近0，往往需要通過多次調整，因此當實際壓力于設定的參數附近發生波動時，就能夠達到維持壓力恒定的目的。

在程序運行過程中，為了真正實現自動化，達到水處理的相關要求，需要根據預先設定的步序時間以及在線參數來實施操作，同時運行人員要結合作業現場的實際情況進行控制和管理，重點分析主要動作步驟，靈活運用操作系統，保證達到預計的處理效果。在同時運行兩個及以上設備或者在協調運行時，應該著重選擇合理的操作對象，以保證機組能夠協調一致投入運行，減少操作失誤情況發生，通過正確、合理控制軟件程序，以維護整個系統的高效、有序運行。

5 結語

該發電廠在化學水處理項目中引入PLC后，水處理作業期間未發生嚴重的設備事故，且水處理自動控制系統本身的運行效率有了顯著的提高，制水質量也明顯改善，全廠長期維持穩定運行，隨著生產效率的提高，取得了較好的經濟效益。綜合上述分析，PLC能夠有效彌補傳統發電廠水自動處理系統存在的缺陷，有效提高了整個系統的經濟性和運行安全性，值得各個發電廠借鑒和嘗試。在實際應用過程中，為了減少水的自然損耗，防止發生水質量事故，還應對系統的軟件程序進行優化設計，著重完善泵控制程序，并對系統存在的不完善之處進行分析和處理，對補水泵進行完全自動化控制，避免影響制水的質量。PLC屬于成熟的自動控制技術，將其應用于發電廠的水處理自動控制系統中，能夠形成穩定的自動制水系統，且其操作簡便、提供的數據完整、監測全面，能夠大大提高發電廠的制水作業效率，減少人工勞動時間，具有良好的發展和應用前景。

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（責任編輯：陳 潔）