一、引言
可編程邏輯控制器(PLC)是八十年代發(fā)展起來的新一代工業(yè)控制裝置，是自動控制、計算機和通信技術相結合的產物，是一種專門用于工業(yè)生產過程控制的現場設備。由于控制對象的復雜性，使用環(huán)境的特殊性和運行的長期連續(xù)性，使PLC在設計上有自己明顯的特點；
可靠性高，適應性廣，具有通信功能，編程方便，結構模塊化。在現代集散控制系統(tǒng)中，PLC已經成為一種重要的基本控制單元，在工業(yè)控制領域中應用前景極其廣泛。
化學水處理系統(tǒng)的任務是向熱力系統(tǒng)供給合格的補充水。它包括原水凈化處理系統(tǒng)、制備鍋爐所需的補給水系統(tǒng)和汽輪機凝結水的凈化處理系統(tǒng)。
目前，火電廠水處理系統(tǒng)控制手段各異。大致可分為：(1)手動操作，機械勞動強度大，已逐步淘汰；(2)有繼電器觸點控制系統(tǒng)，接線復雜，維護工作重大：(3)以計算機為基礎專用工業(yè)計算機一Pc程序控制。這一技術目前火電廠中應用量最為廣泛，基本上能滿足生產需要，也是當今乃至今后研究發(fā)展方向。
本文筆者參與開發(fā)的某火電廠化學水處理程控系統(tǒng)中，系統(tǒng)要求在化學水處理控制室里，對電廠化學水處理系統(tǒng)設備進行控制，并實時監(jiān)測設備的運行狀態(tài)及參數的情況。
鑒于電廠化學水處理系統(tǒng)的重要性，采用PLC實現水處理設備的聯鎖控制以保證其可靠性和特殊性，工業(yè)控制計算機則作為上位機與PLC互相配合，共同完成水處理系統(tǒng)的監(jiān)控功能。
二、補給水處理系統(tǒng)工藝流程
天然水混凝沉淀處理后，已經將其中大部份懸浮物除掉，從外觀上看也常常是透明，但實際上水中免不了殘留少量細小懸浮顆粒，還需進一步對其進行處理，否則，當進行離子交換處理時，會污染交換劑，影響出水水質。
水經混凝和過濾處理后，可其中懸浮物和膠態(tài)物質，但硬度并沒有改變，且堿度一般仍然較高，水預處理中采用了沉淀軟化，水中殘留硬度和含鹽量仍無法達到鍋爐補給水要求，還必須作進一步軟化、除鹽處理。陰、陽離子交換除鹽是最常用處理方法，工藝流程圖如圖1所示。
三、化學水處理程掛系統(tǒng)軟件實現
雙水發(fā)電廠補給水處理控制系統(tǒng)由下位機和上位機構成兩級集散控制系統(tǒng)(Dcs)。現場數據采集、預處理、過程控制及向上位機傳送數據等任務由下位機完成，上位機負責全系統(tǒng)控制、管理和信息綜合。
基本方案采用3臺西門子公司SIMATIcS7-300可編程序控制器控制現場設備，依次為過濾器單元及泵、化學儀表等數據：一級除鹽單元：混床單元。改造方案見圖2。
操作站選用1臺研華工控機，軟件開發(fā)平臺選用亞控公司組態(tài)王6.02。組態(tài)王是一種能完成數據采集及控制、報警、圖形數據顯示等功能完整工業(yè)自動化軟件，具有很高可靠性，是目前中國市場應用最多組態(tài)軟件。
該方案配置體現了分散控制系統(tǒng)優(yōu)點。即控制功能分散、操作管理集中?？刂乒δ芊稚⒁馕吨到y(tǒng)實時響應快和系統(tǒng)危險分散、操作管理集中便于集中管理，方案配置還具有冗余特性。
PROFIBUS總線是當今國際上比較流行一種現場總線，具有很好靈活性和可靠性，性能價格比上也有很大優(yōu)勢。PROFIBUS-DP具有快速、即插即用、效率高、成本低等特性更適合本系統(tǒng)要求，選擇了PROFIBUS-DP方案作為現場通信方式。PROFIBUS現場總線將工業(yè)設備(傳感器、開關、可編程控制器等)標準接口連接到工業(yè)控制網絡上，減少了繁瑣硬接線，現場總線改善了設備間和通信以及提高了系統(tǒng)精度及實時性，提供了相當重要設備級診斷功能。
(一)下位機控制程序設計
將控制系統(tǒng)分為四個大功能塊：整體投運、設備切換、清洗再生和整體停運。
1、除鹽水箱水位控制5~10m，當水位低于5m時，自動按流程順序投運一套制水設各(包括一臺清水泵、兩臺過濾器、一套一級除鹽設備和一臺混床)：當水位低于3m時，自動投運另一套制水設各。當水位高于10m時，進入設備整體停運，將所有設備按嚴格操作順序停運后，一級除鹽設備進行再生。
2、運行中機械過濾器達到規(guī)定過濾時間要切換到下一臺備用機械過濾器。一級除鹽切換為陽床出水Na+lOPPb或陰床出水電導5us／cm、Si02IOOPPb中任何一個?；齑睬袚Q條件為出水導電度大于0，2qus／cm或Si02100PPb。
3、一級除鹽運行20個周期后要進行大反洗再生，設計為全自動步序進行。
4、混床再生過程間隔時間長，故設計為半自動步序進行。
機械過濾器設備采用并聯運行布置，運行及清洗操作實行遙控步序操作。混床設備采用并聯運行布置，運行及再生操作實行遙控點操作。
一級除鹽設備采用單元連接方式。設備運行和再生采用西門子S7系列可編程序控制器控制。陽床出口裝有電導表和硅表監(jiān)督終點，其運行和再生操作采用遙控手動操作。
再生設備采用計量箱加噴射器，CTN-I型音頻電磁式酸堿裝置，再生液濃度及中間水箱液位人工調整。
各項操作由一個轉換開關控制，可實現設備手動、步操、半自動和全自動四種操作方式，同時也可監(jiān)控系統(tǒng)上用軟件實現。
(二)上位機監(jiān)控程序設計
本監(jiān)控系統(tǒng)是以微軟公司bbbbbbs98／NT／2000為工作平臺使用組態(tài)16.02開發(fā)出來。組態(tài)王是完全基于網絡，是一種客戶／服務器模式，可配置其網絡時綁定TCP／IP協(xié)議，即可利用其網絡功能實現遠程控制。操作人員可控制室向下位機發(fā)出各種控制命令，同時將生產過程中各種信息數據采集過來，反映屏幕上各種畫面中，使操作人員一目了然。
我們按工藝過程作出了各幅監(jiān)控畫面，對每一個工藝處理過程都可監(jiān)控及操作：電廠實際操作運行需要設計了四種操作運行方式：全自動、半自動、步操和手動。全自動運行方式即是無需人員干涉，當一個陰、陽床或混床水質取樣儀表檢測水質失效，程序自動進入下一個工藝流程：半自動運行方式則是連續(xù)自動完成一個工藝流程；步操運行方式則是每一個工藝生產過程可由人工進行單個步序操作：手動方式即是可由人工對每一個受控設備進行一對一啟／停、開／關操作，尤其適用于設備初調或維修階段。這四種運行方式之間設計為無擾動切換，這樣極大方便了工廠運行人員操作維護。
各監(jiān)控界面可用于監(jiān)視流程狀態(tài)也可畫面上對流程實施強制操作。將整個工藝流程監(jiān)控畫面上反映出來，該畫面以虛擬儀表方式實時顯示現場信息，具有直觀、動態(tài)、實時效果。畫面中，受控件(如閥門等)狀態(tài)及反饋均可受控件上直接顯示出來，我們不同顏色表明設備各個狀態(tài)，畫面流程隨工況不同而動態(tài)變化。畫面上標有系統(tǒng)所有控件，有模擬量輸入控件(如陰床電導值、定時器所余時間)旁顯示即時值，供用戶監(jiān)控。還可對現場儀表進行參數設置。運行過程中發(fā)生異常情況時，操作員可直接上位機按下急停按鈕，設備立即停止運行：操作員也可以現場直接手動操作。
四、控制系統(tǒng)實現功能
此計算機監(jiān)控系統(tǒng)控制方案是使用工業(yè)計算機代替原有手動控制系統(tǒng)。上位機、下位機與現場之間達到同步控制，實現遠距離監(jiān)控及操作，節(jié)約人力資源，提高勞動效率，實現效益最大化，同時最大程度上保障人員安全，方便了工廠運行人員維護。
此系統(tǒng)具體實現以下功能：
(一)實時監(jiān)視工藝流程
將整個工藝流程監(jiān)控畫面上直觀實時反映出來·本系統(tǒng)提供了精美顯示屏幕、漢字菜單、加速鍵、按鈕等標準窗口界面對象，對一些重要參數輸入提供了漢字提示填表式輸入對話框。進行重要操作或退出時均會提示確認，人機界面做到人性化。
(二)趨勢畫面及歷史曲線
各模擬量參數則用棒狀圖畫面動態(tài)顯示，并有相關實時趨勢圖和歷史趨勢圖供操作人員參考，隨時查詢歷史數據。
(三)報警項目及打印
每幅系統(tǒng)圖上都有報警標志，設備故障、無閥位反饋信號或模擬量參數報警信息除控制柜有聲光報警外，上位機畫面上亦有報警信號，同時配置報警打印機中即時打印出來供運行人員維修參考。
1、 無閥位反饋報警：用戶要求，無閥位反饋只用報警，不影響程序運行。閥位反饋按單步報警，報警項目列出無閥位反饋成組閥門，操作員應到閥門現場查看，確定故障閥門并清除故障。
2、 泵故障：報警項目列出故障泵，提示操作員報修。因各泵均有各用泵，一旦用泵出現故障則PLC自動將系統(tǒng)切換到備用泵，不影響系統(tǒng)運行。
(四)參數顯示及參數設置
系統(tǒng)可調出工藝過程中各種參數，操作人員可查看并進行修改。
(五)權限安全設置
系統(tǒng)中，對操作人員設定一定權限。操作人員輸入自己密碼，可進行自己權限以內操作，有效防止了誤操作。
五、結束語
本文將PLC控制結合現場總線技術應用于化學水處理程控系統(tǒng)上，保證了整套水處理設備安全、高效、穩(wěn)定運行。投入運行以來，效果良好，受到用戶好評。此系統(tǒng)為國內新建火電廠水處理程控系統(tǒng)設計和老火電廠進行水處理技術改造，提供了一種理想解決方案，具有很好借鑒推廣價值。
：鞏經理
：13915946763
：南京塞姆泵業(yè)有限公司
