電廠化學水處理控制系統中PLC控制系統設計與預測控制研究

單衛國

摘 要：在電廠發電過程中，有必要做好各個環節的工作，這樣才能夠確保電廠發電過程運行的可靠性及安全性。其中，化學水處理便是發電廠發電非常關鍵的一個環節。為了化學水處理的工作效率得到有效提升，有必要進行化學水處理控制系統的設計。本文在分析基于電廠化學水處理控制系統的PLC控制系統設計的基礎上，進一步對相應的系統運行預測控制方法進行分析，以期提高電廠化學水處理的工作質量。

關鍵詞：電廠；化學水處理；PLC控制系統；設計

中圖分類號：TP273 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）09-0037-02

PLC屬于一類以數字運算為基礎的電子系統，從現狀來看PLC技術已非常成熟，可廣泛應用到工業控制系統設計當中。實踐證明，將PLC控制技術應用到電廠化學水處理控制系統設計當中，能夠使電廠化學水處理控制系統的運行更加安全、有效，進而使化學水處理的工作效率得到有效提升[1]。鑒于此，本文對電廠化學水處理控制系統中PLC控制系統設計與預測控制進行研究具備一定價值意義。

1 基于電廠化學水處理控制系統的PLC控制系統設計分析

對于電廠化學水處理來說，主要是于混床上完成的，混床再生的原理為：把把陰樹脂與陽樹脂根據一定的比例混合裝于同一交換器當中，水景觀混合床的條件下，便能夠使多次陽離子樹脂交錯排列與陰離子樹脂交錯排列得到有效完成，進而使多級復床除鹽系統得到有效組成。從電廠化學水處理控制系統的構建角度考慮，有必要注重PLC技術在其中的應用，從而使系統的功能得到有效實現[2]。下面針對基于PLC技術的化學水處理控制系統設計進行分析，具體內容如下：

1.1 硬件設計

以羅克韋爾自動化公司生產的新一代ControILogix控制系統為例，該系統的通訊功能強大，并融合了I/O技術，同時在控制方法上也具備多樣性的特點。以Logix控制器平臺為基礎，供應了通用的控制引擎，可把過程控制、運動控制以及安全控制等集于一個控制平臺，并且混合應用了多個處理器以及多種網絡。在通過對系統需求的詳細分析的基礎上，將羅克韋爾自動化公司生產的ControlNet現場總線視為系統的通訊網絡。結合硬件的特點，可將系統網絡分為三大層次，即：設備層、控制層以及信息層。在控制層中需使用到工業個人計算機，并將PLC視為基本控制層，從而使構成的集散控制系統具備經濟、高效的特點，進一步實現上、下兩級控制。對于設備層來說，和現場設備之間具備密切的聯系，主要需對源于控制層的PLC控制命令進行接收，然后執行相對應的動作，并提供行之有效的監測數據。從控制系統的整體結構來看，控制層為核心部分，主要針對處理器之間實現信息交換，同時也能夠使處理器和I/O接口之間實現信息交換[3]。經控制器使各類控制動作命令得到有效完成，并實現實時數據的采樣及處理。在控制系中，信息層屬最高層次，主要針對現場采集數據進行相應的管理及處理。信息層具備設置系統主要工藝參數、圖形監控以及實時數據采集等多方面的功能。

基于系統的整體角度考慮，在設備層中，各類現場設備及儀器需和控制層的I/O模塊進行通信，并且對數據采集的實時性具備很高的要求。除此之外，控制層控制器和I/O模塊間的通信屬于設計過程需重視的一個環節，可將ControlNet當作其設計的通信網絡，主要是因為ControlNet在傳輸方面的速度非常快，信息容量很大，并且具備很強的抗干擾能力。

1.2 軟件設計

對于上位機的監控系統來說，主要使用RSView32開發軟件，將其視為人機界面，此軟件是以Windows平臺作為基礎進一步進行設計的，屬于HMI控制系統，具備易用及可集成的優勢。總結起來。MHI控制系統的特點包括：（1）能夠對微軟的VBA功能給予充分支持，能夠最大化地使項目的自定義及擴展得到有效實現，還能夠系統進行二次開發；（2）能夠針對授權用戶給予遠程控制方面的服務，從而不受空間的限制，了解現場的基本情況，例如：畫面情況；（3）具備報警功能以及歷史數據查詢功能；（4）對于OPC服務器模式充分支持，同時支持客戶端模式；在通訊方面可經OPC，并且還能夠為其他軟件供應OPC方面的基本服務。在OPC中，上層監控系統屬于其數據客戶端部分，能夠避開一些通信接口程序，直接在OPC服務器上得到所需的數據，進一步使數據采集功能以及系統的集成功能得到有效實現。

2 預測控制方法分析

在優化設計電廠化學水處理控制系統的基礎上，有必要做好混床再生過程預測控制及水質控制工作。具體內容如下：

2.1 混床再生過程預測控制

基于化學水處理工藝環節，因產品當中的二氧化硅及有機鹽含量比較高，為了得到高品質的處理說，有必要在混床再生過程中進行人工操作。與此同時，由于這個過程的工藝要求非常嚴格，所以在操作上存在一定的危險。因此，在再生過程，重點提到高效控制邏輯算法，無需通過人工進行處理。基于順序控制流程當中，系統融入了暫停功能與急停功能，不管何種狀態均可暫停，需要繼續進行時，可點擊繼續，這樣計時操作便處理進行狀態。對于再生過程的急停功能來說，全部閥門均閉合，再生終止，進入自動轉至失效狀態。在再生條件下，各咋說步驟均可事先設置好，并且可從任意一個步驟開始再生[4]。如果系統的某一環節有異常自動報警情況發生，操作人員在接收到相應的信息的基礎上，便可及時按下急停按鈕，以此使生產及人身安全得到有效保障。在混床再生過程前，有必要對開關閥門的可控性進行檢查，以此作為條件對再生過程的操作是否可行進行判斷。如果控制失敗，在對氣動閥作出相應的命令之后，判斷反饋信號是否為氣動閥，如果是則表示開關閥門控制失效，當開關閥門出現故障之后，需暫停再生過程，并進行報警。做好上述工作后，需進行酸、堿計量箱液位的檢測，以此作為再生的基本允許條件。如果不能滿足，則不可再生。值得注意的是，在再生過程中，不會液位值進行檢測，液位比默認值低的情況下，不終止再生。

2.2 水質控制

基于電廠化學水處理過程當中，水處理的量非常大，與此同時在水質要求上非常高，并且會受到設備老舊以及工藝技術不足等因素影響，使得再生之后的水存在許多的有機成分，當這部分水排放之后，無疑會使環境的污染加大[5]。因此，有必要構建有效的模型進行預測控制，實現對處理水當中的有機磷酸鹽的控制，使水質得到有效提升，進一步使電廠化學水排放后符合排放質量標準。值得注意的是，在模型構建完成之后，需進行控制器的設計與仿真，從而確保構建的模型能夠符合水質控制標準的分析，從而為電廠化學水處理后水質的控制提供必要的技術支撐。

3 結語

通過本文的探究，認識到電廠化學水處理是一項非常重要的工作，為了使這項工作的質量得到有效提高，有必要注重電廠化學水處理控制系統的構建，并在構建該系統過程中，注重PLC控制技術在其中的應用。在PLC技術應用過程中，需做好基于電廠化學水處理控制系統的硬件設計和軟件設計，針對混床再生過程采取有效預測控制措施，并構建數學模型為電廠化學水處理后所排放的水質控制提供必要的技術支持。相信在優化設計電廠化學水處理控制系統的條件下，電廠化學水處理工作的效率及質量將能夠得到有效提高，進一步為電廠的穩健發展奠定堅實的基礎。

參考文獻

[1]彭康利.PLC控制在電廠化學水處理系統中的應用[J].電子技術與軟件工程，2015（06）：170.

[2]郭芳，辛建全.PLC在電廠化學水處理系統中的應用[J].黑龍江科技信息，2016（22）：32.

[3]楊水養.論電廠化學水處理系統的特點與發展趨勢[J].科技資訊，2013（04）：150.

[4]何卉，張廷海，汪莉.化學水處理自動控制系統的設計與實現[J].鹽業與化工，2014（02）：13-17.

[5]方艷巍.電廠化學水處理系統的優化設計[J].科技創新與應用，2016（35）：133.