核電水處理系統多套PLC數據通信的設計

郭培志，王震

(中電環保股份有限公司，江蘇 南京 211102)

1 系統通信數據介紹

1.1 凝結水精處理系統簡介

核電凝結水精處理采用中壓系統，其主系統流程如下： 主凝泵來的凝結水—前置陽床—體外再生高速混床—凈凝結水升壓泵—出水。每臺機組全流量凝結水精處理系統由前置陽床及1套單元旁路系統、高速混床系統及其1套旁路系統、1套再生系統(2臺機組共用)、輔助系統等組成。凝結水精處理系統流程如圖1所示。

1.2 凝結水精處理系統通信數據分布

為了確保2臺機組及再生系統的獨立操作和生產安全，核電凝結水精處理系統在1號機組、2號機組和再生系統分別設置了1套PLC。根據水處理系統的運行步序，3套PLC之間需要相互通信的I/O控制點分布在下列程序段中：

圖1 凝結水精處理系統流程示意

1)混床系統樹脂由混床輸送至分離塔程序段，相關步驟需要分別開啟混床閥門、分離塔閥門及1號機組、2號機組中間閥，1號機組、1號機組混床進出脂總閥，1號機組、2號機組混床進出脂沖洗水總閥等混床公用閥門。

2)樹脂從儲存罐輸送至混床程序段，相關步驟需要分別開啟混床閥門、樹脂儲存罐閥門及1號機組、2號機組中間閥，1號機組、2號機組混床進出脂總閥，1號機組、2號機組混床進出脂沖洗水總閥等混床公用閥門。

3)樹脂分離程序段，第22步管路沖洗需要開啟1號機組、2號機組中間閥，1號機組、2號機組進出脂沖洗水總閥。

4)陰樹脂再生罐樹脂輸送到陽床樹脂再生罐程序段，第3步管道沖洗需要開啟1號機組、2號機組中間閥，1號機組、2號機組混床出脂總閥，1號機組、2號機組出脂沖洗水總閥。

5)陽床樹脂再生罐樹脂輸送至分離塔程序段，第3步管道沖洗需要開啟1號機組、2號機組中間閥，1號機組、2號機組混床出脂總閥，1號機組、2號機組出脂沖洗水總閥。

6)陽床樹脂再生罐樹脂輸送到儲存罐程序段，第5步管道沖洗需要開啟1號機組、2號機組樹脂中間閥，1號機組、2號機組混床出脂總閥，1號機組、2號機組出脂沖洗水總閥。

7)儲存罐樹脂輸送至分離塔程序段，第3步管道沖洗需要開啟1號機組、2號機組樹脂中間閥，1號機組、2號機組混床出脂總閥，1號機組、2號機組出脂沖洗水總閥。

卵巢病變組織類型繁多，先應用彩色多普勒超聲評價，有助于鑒別卵巢的一些良性腫瘤，在一定程度上避免不必要的超聲引導下穿刺活檢。但是彩色多普勒超聲評分存在一定的假陰性，超聲引導下穿刺活檢可以提高對這部分病例的診斷及鑒別診斷能力。除了二維超聲形態學表現，胡越等[5]比較了陰道超聲，彩色多普勒血流顯像和CA125水平兩-兩聯合診斷的效果。提示彩色多普勒血流顯像有助于超聲特異性的改善。因此對于卵巢癌的診斷應結合二維聲像圖特征、彩色多普勒血流顯像、引導下穿刺活檢、CA125水平等臨床資料綜合判斷，提高診斷的準確率。

8)混床樹脂輸入、輸出時一些狀態信號，如樹脂輸入等待(U1RTIDD)，1號機組樹脂輸出開始(CD1RTOKS)，1號機組單元緊急停止按鈕(U1PB1)等參與聯鎖控制的信號。

2 多套PLC數據通信設計

2.1 系統硬件配置

核電凝結水精處理PLC系統具有強大的數字量、模擬量及回路處理功能，具備模板化、結構可擴展等特點[1]。1號機組、2號機組和再生系統的PLC均為雙機熱備，再生系統的監控通過1號機組、2號機組凝結水精處理PLC的操作員站完成，1號機組PLC和2號機組PLC在對再生系統PLC進行控制時相互閉鎖，該3套PLC通過工業以太網進行數據交換。PLC控制系統硬件配置如圖2所示。

2.2 系統通信數據流程

根據工藝系統的運行情況，樹脂從機組傳至再生系統、從再生系統返回機組以及在再生過程中需要沖洗樹脂管時需要機組PLC和再生系統PLC協作控制。系統在離線狀態時，如樹脂失效且再生系統空閑時，可由操作員站向1號(或2號)機組PLC下達樹脂輸出指令，機組PLC做好樹脂輸出準備，再生系統根據機組PLC的運行狀態接收失效樹脂再生程序，再生系統PLC和機組PLC根據運行狀態各自控制對應的閥門動作。控制過程需要交換的數據流程如圖3所示。

2.3 樹脂輸出啟動邏輯

1號(或2號)機組至再生系統的I/O控制點類型均為開關量信號，同時在系統程序設計時把樹脂輸入、輸出程序段放在再生系統PLC程序中，減少了部分通信數據變量。

圖2 PLC控制系統硬件配置示意

圖3 系統通信數據流程示意

以圖4所示的1號機組PLC樹脂輸出啟動邏輯為例來說明，ZSXTYX為再生系統目前的運行狀態，采用通信方式從再生系統獲取信號；U1RTOKS為1號機組單元向再生系統發出的啟動再生指令，該指令由再生系統PLC從1號機組PLC中讀取。

圖4 1號機組PLC樹脂輸出啟動邏輯示意

1號機組1號混床在樹脂輸出時，需要判斷混床、再生系統的運行狀態等信號，如果再生系統已經在運行，則與該混床的再生過程有沖突，無法啟動再生程序，并向再生系統發出樹脂再生開始的指令。再生系統樹脂輸出啟動邏輯如圖5所示，從1號機組或2號機組獲取啟動再生指令信號，啟動再生控制流程，RTO1的狀態分別由1號機組、2號機組讀取并啟動應啟動的設備。

圖5 再生系統樹脂輸出啟動邏輯示意

2.4 PLC系統間數據通信

2.4.1MSG通信指令

PLC提供MSG通信指令，該指令中CIP Data Table Read類消息可通過以太網或現場總線等對PLC控制器進行數據讀取操作，并且讀取源PLC內的標簽數據并放入本地PLC，因此需要在參與數據交換的各PLC內建立用于數據通信的標簽，以下標簽數據類型均為DINT，可緩存32個開關量信號，1號(或2號)機組、再生系統數據交換標簽見表1所列。

表1 1號(或2號)機組、再生系統數據交換標簽

2.4.2通過MSG指令獲取數據

再生系統PLC引用MSG指令，從機組PLC讀取數據，MSG指令中的標簽為Message結構標簽，記錄著通信組態和執行情況，必須建立在控制器數據區域，不可填寫數組[2]。MSG指令獲取讀取PLC數據時僅需在本機組態和編程，對端不需要任何組態和編程。

同時，再生系統PLC需將樹脂輸送過程中的標志位存入指定標簽的指定位置，由機組PLC通過MSG指令進行讀取并控制相應的閥門及水泵，將樹脂輸送中的RTI1，RTI2(再生系統至機組信號清單)等標簽值存至OUT_TO_CLX0標簽對應的數據位中，PLC間通信程序如圖6所示。

圖6 PLC間通信程序示意

2.5 系統通信冗余設計

PLC間的數據通信通過MSG指令，經現場使用比較穩定，但考慮到精處理系統的安全性非常重要，防止交換機及網路出現故障時對系統運行造成影響，對系統運行重要的聯絡信號增加了DI和DO通道進行數據交換，在現場PLC控制柜中增加硬接線，以確保系統更加可靠。

3 結束語

在多套PLC之間采用MSG通信指令和硬接線的方式進行數據通信，通信數據穩定可靠，邏輯編程設計清晰，符合工藝系統的控制要求。該核電凝結水精處理多套PLC運行已有一年多，傳輸速率高，數據通信穩定，滿足了用戶的需求，值得在其他相類似的項目上應用推廣。