ＰＬＣ在水处理系统中的应用

<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 1　引言<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 近年来,300ＭＷ、600ＭＷ等高参数大容量机组不断建成和投运,在各大发电厂中,化学水处理的规模越来越大,化学水处理设备不断增加。达拉特发电厂的锅炉补给水系统由三套一级除盐设备和两套混床组成,整个工艺过程操作复杂。若用手动,则劳动强度很大;若用一般的水处理程序器,则需要大量的继电器及其配线,灵活性和可靠性差,不易使用和维护。达拉特电厂根据本厂实际采用了日本ＯＭＲＯＮ公司生产的Ｃ系列可编程序控制器Ｃ1000Ｈ作为水处理程序控制器。本文以此为例介绍ＰＬＣ自动控制技术在水处理系统中的应用。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 2　控制要求及工作原理<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 达拉特发电厂水处理系统为一级除盐(阳、阴离子交换器串联运行)加混床的运行方式。原水通过此套系统时,水中盐类绝大部分都被去除,以满足锅炉水质要求。在水的除盐过程中,经过一段时间后,交换器中的离子交换剂会失效,因而除盐水水质劣化。这时就要停止运行,对交换剂进行反洗,然后用酸(或碱)溶液对交换剂进行再生处理,使其恢复交换能力,然后再投入运行。这样周而复始,不断循环。现以阳离子交换器的工作过程为例说明。其工艺步序及各设备状态见下表。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 交换器在制水过程中,用工业电导率仪监督其出水质量,当一级除盐水导电率超过10微西/厘米时,系统自动停止运行。制水过程停止后就可以进行再生操作。再生操作根据上表中的时间来控制,输出继电器根据逻辑控制动作,使对应的电磁阀带电,电磁阀作为输出信号的执行机构,又带动相应的气动阀动作,从而实现再生操作,见图1。在设备运行过程中,有的步骤需要启动相应的泵或风机,这些设备不能直接用输出继电器带动,必须通过中间继电器。由于Ｃ1000Ｈ的每个输出继电器容量一般为2Ａ,因此其输出信号只能作为中间继电器的控制信号,来实现泵或风机的启停。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 图1化学水处理程序控制原理图<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 3　控制装置构成<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 达拉特发电厂水处理的ＰＬＣ装置由1个ＣＰＵ装置和3个Ｉ/Ｏ扩展装置组成,控制整个系统的正常运行,其控制系统构成见图2。整个装置共有5个开关量输入单元ＩＤ218作为现场开关量输入用。19个输出单元ＯＣ221和1个晶体管输出单元ＯＣ411作为ＰＬＣ输出用。1个链接单元ＬＫ-201用于与上位机通讯。Ｃ1000Ｈ内部除了输出继电器提供一个常开触点能使用户强制电气单元或执行单元外,其余均为无触点电路,可等效各种控制元件,这些元件均有无数常开、常闭触点可供电路设计。ＰＬＣ通过操作台台面上的选择开关、按钮、仪表等采集输入信号,经ＣＰＵ处理后,输出信号驱动负载(电磁阀、泵或风机)动作。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Ｃ1000Ｈ带有简易编程器,也可以在通过上位机通信接口与ＰＬＣ连接的计算机上使用软件编程。在系统运行过程中,可通过编程器或上位机监视其输入、输出状态,内部单元运行状态,还可以显示编辑操作的提示及机器故障类型。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 编程器上设状态设定开关,可用来设定ＰＬＣ三种工作状态:运行(ＲＵＮ)状态、监视(ＭＯＮＩＴＯＲ)状态、编程(ＰＲＯＧＲＡＭ)状态。在运行状态下,程序被执行。监视状态可以直接监视程序执行过程。在编程状态下,可以输入或编辑程序。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 4　ＰＬＣ程序<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (1)反洗<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 当阳床失效后,若再生条件具备(00404接通),再生启动按钮00401或自动控制开关00402接通,则内部继电器05201带电,其相应触点动作,导致内部继电器05201带电,启动反洗定时器ＴＩＭ032、ＴＩＭ033,反洗计时开始。ＣＮＴ033的计数输入为Ｔ032,每当Ｔ032计到60秒时,ＣＮＴ033就计数减1,当计到达15分钟时,05201失电,计数器就复位。05201带电后,输出继电器02603、02602带电,打开反洗出水门和反洗进水门,并输出一个3秒钟的脉冲,启动自用泵。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (2)预喷射<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 当反洗时间达到15分钟时,定时器ＣＮＴ033触点动作,继电器05201失电,反洗过程结束,各阀门关闭。同时内部继电器05202带电,启动反洗定时器ＴＩＭ034、ＣＮＴ035,输出继电器02603、02606、01300带电,打开进酸门、喷射器进水门、反洗排水门,自用泵启动。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (3)再生<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 当预喷射时间达到5分钟时,定时器ＣＮＴ035触点动作,继电器05202失电,预喷射过程结束,各阀门关闭。同时,内部继电器05203带电,启动预喷射定时器ＴＩＭ036、ＣＮＴ037,输出继电器02603、02606、01300、01301带电,打开进酸门、喷射器进水门、计量箱出酸门、反洗排水门,自用泵启动。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (4)置换<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 当再生时间达到80分钟时,定时器ＣＮＴ037触点动作,继电器05203失电,再生过程结束,各阀门关闭。同时内部继电器05204带电,启动置换定时器ＴＩＭ038、ＣＮＴ039,输出继电器02603、02606、01300带电,打开进酸门、喷射器进水门、反洗排水门,自用泵启动。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (5)正洗<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 当置换时间达到60分钟时,定时器ＣＮＴ039触点动作,继电器05204失电,置换过程结束,各阀门关闭。同时内部继电器05205带电,启动正洗定时器ＴＩＭ040、ＣＮＴ041,输出继电器02605、02600带电,打开正洗排水门、进水门,自用泵启动。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (6)备用<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 当正洗时间达到35分钟时,定时器ＣＮＴ041触点动作,继电器05205失电,正洗过程结束,各阀门关闭。同时内部继电器06000带电,ＣＮＴ041复位,备用指示灯亮,设备进入备用状态。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; (7)运行<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 当制水条件满足时,输入继电器00403带电,其常闭触点断开,06000失电,备用状态结束,此时按制水启动按钮00400,可启动制水。这样就实现了水处理程序循环操作的要求。水处理程序清单略。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 5　结束语<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 水处理程控装置的投运,对化学设备的正常运行带来很大好处,总结起来有如下几点:<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ａ.保证了水处理设备的可靠运行。大型机组水处理设备庞大而且复杂,运行、再生操作多,容易发生误操作。投入Ｃ1000Ｈ程控装置,其运行及再生过程由程控装置发出指令按已经编制好的程序进行,每一步所动作的阀门、水泵、风机等都已预先设定,减少了误操作机会。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ｂ.ＰＬＣ具备了实时监控技术和故障诊断技术,当程控系统有设备发生故障时,会执行系统复位。此时,各阀门全部关闭,泵与风机全部停用。待查明故障,消除缺陷后可重新启动。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ｃ.ＰＬＣ编程简单,常用的编程语言是梯形图,这种编程语言形象、直观,容易掌握,不需要专门的计算机知识,便于广大现场工程技术人员掌握。当生产工艺需要改变时,可以现场改变程序,使用方便、灵活。<br/>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; ｄ.减轻劳动强度,提高劳动效率。投入程控系统,运行人员明显减少,运行值班条件得到明显改善。