阿速德自動控制器FBC108在盤式過濾器中的應用

王國榮

海洋石油富島有限公司，中國·海南 東方 572600

關鍵字 阿速德自動控制器FBC108；盤式過濾器；控制

1 引言

盤濾裝置采用阿速德控制器FBC108 實現(xiàn)自動控制。脫鹽水工藝在前期的處理中都是用過濾技術將水中的雜質去除生產(chǎn)合格脫鹽水，盤濾系統(tǒng)就是其中的一段工藝。

2 阿速德自動控制器FBC108 簡介

阿速德自動控制系統(tǒng)FBC108 是一個可以實現(xiàn)儀表檢測，控制以及實施過濾器周期反洗的系統(tǒng)整體。允許了阿速德自動離心過濾系統(tǒng)實施自動反洗，賦予了全部的自動化。組裝所有的這些組件和輔助組件，構成了完整的電力和水力系統(tǒng)，從而使其成為了自動控制系統(tǒng).

FBC108 在220～230V 的交流電壓范圍內，可以保證正常工作。控制器內的變壓器范圍是220～240V。在控制器內部每一個部件都有功率消耗，單片機的自身消耗功率為9W（0.375A），每個電磁閥的消耗為24W（1.0A），控制器一次性最多同時啟動2 個電磁閥（一個三向閥門的控制，一個穩(wěn)壓閥的控制），即24W×2=48W。因此，控制器的實際的最大消耗為“2 個電磁閥消耗+單片機消耗”共57W。所以220VAC 的保險0.5A，24VAC 的保險2A 就可以。

2.1 參數(shù)修改

FBC108 自動控制器配有一個標準的程序，程序是固化的，只能通過修改固定的參數(shù)來控制程序的運行。每套盤濾系統(tǒng)都有幾個單元在不同時間進行過濾和反洗。可以修改的參數(shù)有：

①每個單元反洗時間：過濾系統(tǒng)每個單元所持續(xù)的反洗時間。

②單元間隔時間：正在實施反洗的過濾單元到下一個過濾單元開始反洗時的之間的時間。

③反洗階段間隔時間：實施反洗周期所想要的最小頻率。

④壓差開關延時：防止壓差開關誤動作，而進行不必要的反洗。

⑤過濾系統(tǒng)單元數(shù)目：每套過濾器的過濾單元數(shù)目。

FBC108 控制面板采用按鈕選擇控制，操作簡單快捷，參數(shù)修改樹形圖如圖1所示。

圖1 參數(shù)修改步驟

2.2 反洗控制

盤濾系統(tǒng)在過濾中，時間久了濾芯會被水中的雜質包圍，導致過濾器進出口壓差過大，在相同的供水壓力下，出水流量減少能耗增加。為了能夠有效地節(jié)能減排，F(xiàn)BC108設計了幾個可以有效控制過濾器產(chǎn)水的參數(shù)，來使過濾器進行反洗。FBC108 可以實現(xiàn)反洗的一種或多種選擇：

①根據(jù)設定的反洗周期實施反洗。

②根據(jù)系統(tǒng)壓力差實施反洗。

③根據(jù)用戶預先設定的外部信號指令實施反洗。

④通過控制器的鍵盤手動操作實施反洗。

2.3 阿速德自動控制器FBC108 內部結構與控制回路

FBC108 的結構和其他小型PLC 的結構差不多，只是該控制器和盤濾系統(tǒng)成套安裝運行。結構圖與原理圖如圖2、圖3所示。

圖2 FBC108 結構圖

圖3 FBC108 控制原理圖

該控制器內部安裝了24VAC 變壓器，所以只需要提供220VAC 電源就可以滿足整套系統(tǒng)的工作，節(jié)省了電纜。控制器的系統(tǒng)供電電源220VAC 是由現(xiàn)場供電箱提供，熔斷器是220V、0.5A（5×20mm），控制器自帶的電磁閥的電源是24VAC，是24VAC 變壓器提供的，熔斷器是24V、2A（5×20mm）。控制器的數(shù)字輸入端的24VDC 是由控制電路板提供。在上圖中公共輸入端的E1、E2、E3、E4 是該控制器固有的輸入端，分別是E1 反洗計時器啟動輸入，E2 差壓啟動反洗輸入，E3 遠程信號啟動反洗輸入，E4 控制器停止反洗輸入。控制器的9 個數(shù)字量輸出端是程序內部設定好的固定輸出端，是按照過濾器反洗的順序進行連接。15 個數(shù)字量輸入端1-4 分別連接E1、E2、E3、E4。控制器的5-15輸入端，經(jīng)咨詢廠家，在FBC108 中無用。

3 FBC108 在新脫鹽項目中的調試及應用

在二期新脫鹽水工藝中，盤濾系統(tǒng)的控制是阿速德自動控制器FBC108 與CS3000 系統(tǒng)共同實現(xiàn)的。首先介紹一下盤濾系統(tǒng)反洗與過濾中儀表方面的控制，下圖盤濾控制示意圖，相當于一個較復雜的單氣缸執(zhí)行機構控制圖，其中水壓繼電器相當于氣動滑閥，三向液壓閥相當于執(zhí)行機構。反洗與過濾控制過程如下：

當反洗開始，三向電磁閥動作，輔助過濾器的壓力水源通過三向電磁閥，流向水壓繼電器，使水壓繼電器水路進行切換，將位于進水管的輔助過濾器的壓力水管（T）與三向液壓閥相連，把三向液壓閥下壓，使得出水管與進水管路切斷，反洗水路和排污水路接通，由此進入反洗階，從而達到清洗的目的，排出的污物由排污管排出。反沖洗結束后，該單元三向電磁閥復位，使得水壓繼電器的控制水路通過三相電磁閥泄壓，三向液壓閥和水壓繼電器的排污管（D）相連，過濾器出水管的出口打開，排污管出口關閉，過濾器進水管的進口打開，過濾器進入過濾階段。

在盤濾控制過程中，F(xiàn)BC108 是控制其中的電磁閥，讓其反洗按順序進行，如何能實現(xiàn)電磁閥的控制，就需要按時間、壓差和現(xiàn)場控制器上手動控制來啟動FBC108 的反洗程序來控制電磁閥。盤濾控制示意圖如圖4所示。

圖4 盤濾控制示意圖

3.1 按時間反洗

在調試初期，盤濾系統(tǒng)只用自動控制器FBC108來控制，這時候控制器上公共進口和進口1 端子短接，只要控制器帶電，無論盤慮系統(tǒng)是否運行，時間計時器都會啟動。當達到所設定的時間就開始反洗，不能以盤慮的真實運行時間來實施反洗，這樣就會產(chǎn)生不必要的反洗，使得水和電都會浪費。為了能夠實現(xiàn)正常運行中的過濾與反洗，那么就將原水泵P0101A/B/C 的運行信號，作為阿速德自動控制器FBC108按時間啟動盤濾反洗的計時器的啟動信號。其控制電纜接在公共進口和進口1 上，當原水泵P0101A/B/C 任何一個啟動時，計時器啟動，當達到所設定的時間時，F(xiàn)BC108 自動執(zhí)行反洗程序，依次按時間間隔激活5 個盤濾單元的反洗電磁閥，完成盤濾反洗。當有手動實施反洗或者壓差實施反洗時，該反洗時間計時器清零，當反洗結束時，計時器清零重新計時。當原水泵不運行時，原水泵的運行信號就會消失，控制器內部的時間計時器的就會清零不計時。這樣盤慮就不會因為無論盤慮是否運行只要設定時間到就會啟動反洗程序，減少浪費。

原水泵P0101A/B/C 運行信號控制邏輯如圖5所示。

圖5 運行信號控制邏輯

3.2 按壓差信號反洗

將控制器面板上的壓差開關作為盤濾反洗信號，當接在壓差表上的盤濾過濾器進出口壓差達到所設定的壓差時，阿速德自動控制器FBC108 自動執(zhí)行反洗程序，依次按時間間隔激活5 個盤濾單元的反洗電磁閥，完成盤濾反洗。

3.3 手動反洗

人為現(xiàn)場控制反洗，只需按動控制器上的OK 鍵，即可激活FBC108 的反洗程序，反洗結束后，自動進入自動狀態(tài)。

在該盤濾設備上，如果要反洗，則要通過增加外援反洗泵進行反洗。在該裝置中，我們使用外援反洗泵P0204A/B 用超濾水對盤濾進行反洗，那么就需要對外援反洗泵P0204A/B 進行控制。在DCS 中，該泵的控制程序是這樣的，當有一套超濾需要反洗時，那么啟動一臺反洗泵，當有兩套或兩套以上需要反洗時，則兩臺泵都開。這就需要盤慮控制器給DCS 提供盤濾的反洗信號，該反洗信號是通過控制器上的公共出口和出口9 來提供的，當盤濾反洗時，控制器的輸出9 端子輸出24VAC 信號，但DCS 不能接收有源的DI信號，所以在DCS 控制柜中增加24VAC 繼電器，通過繼電器的常開觸點，作為DCS 的盤濾反洗信號D0101A_BW/D0101B_BW/D0101C_BW/D0101D_BW。該控制程序如圖6所示。

圖6 控制程序

4 結束語及建議

阿速德自動控制器FBC108 在脫鹽水中是和盤式過濾系統(tǒng)配套使用的，其盤式過濾系統(tǒng)所需的外援反洗泵的控制，完全可以用控制器FBC108 來實現(xiàn)。但是在設計中，外援反洗泵的控制是由DCS 來實現(xiàn)的，所以需要控制器FBC108 給DCS 提供盤式過濾系統(tǒng)需要反洗的信號，由DCS 和FBC108 共同實現(xiàn)盤式過濾系統(tǒng)正常的過濾與反洗。

如果在沒有DCS 或其他控制系統(tǒng)的情況下，盤式過濾系統(tǒng)用阿速德自動控制器FBC108 來控制效果可能會比較好。但是該自動控制器上無上位機接口，其程序不能修改，如果其控制器出現(xiàn)問題必須更換，而且其控制器的容量比較小，每一套控制器只能控制一套盤式過濾器。如果用DCS控制系統(tǒng)來實現(xiàn)盤式過濾系統(tǒng)的控制，對脫鹽水的盤式過濾系統(tǒng)來說，每一套系統(tǒng)只需要增加五個DO 信號來控制盤濾系統(tǒng)的五個三向電磁閥，增加一個DI 信號，就是盤式過濾系統(tǒng)的過濾器進出口壓差信號，通過DCS 做順控表或程序來實現(xiàn)盤式過濾系統(tǒng)的正常的過濾與反洗。至于按時間反洗和手動反洗，在DCS 控制系統(tǒng)中都能很容易實現(xiàn)。這樣就不會每一套過濾系統(tǒng)都需要一個控制器而浪費硬件資源，而且DCS 系統(tǒng)是冗余控制系統(tǒng)，在控制中非常穩(wěn)定，不會因為一個控制器硬件故障，導致整套盤式過濾器不能正常運行。