电厂锅炉补水处理PLC控制系统及组态

1 引言

电厂锅炉进行补给水处理，需要结合不同的水质情况而运用相应的处理技术开展工作，未经处理的水中含有多种固态杂质和液态杂质，形成水垢和大量沉积物，影响锅炉的使用寿命。因此必须经过物理法、化学法、物理化学法和生物化学法等去除杂质。规范电厂锅炉补给水处理工作，不但可以有效防止和减少锅炉结垢、腐蚀及其蒸汽质量恶化而造成的事故，而且有利于促进电厂锅炉运转的安全、经济、节能、环保。电厂锅炉补给水的洁净处理在锅炉整体运转中起着至关重要的作用。

2 controllogix系列plc应用设计

锅炉补给水监控系由电源柜、plc控制柜、操作员站组成。

锅炉补给水系统选用rockwell公司controllogix系列plc。所有通过背板进行通讯的模块均是基于生产者/客户(producer/consumer)的模式。每个模块占用一个单独的槽位，并且模块可以插在各种1756框架的任意槽位。更换模块时无需断开接线，用户配线时将连接线接到可拆卸的端子排(rtbs)上，并将端子排插入模块的前面。所有模块均可以带电插拔。光电隔离和数字滤波可有效地减少信号干扰。作为一种故障诊断帮助，在模块的前面还设有状态指示器，用于指示输入或输出以及故障状态。i/o模块可直接将故障情况报告给处理器。数字量i/o模块覆盖了从10v到265vac以及10v到146vdc的范围，提供的继电器触点输出模块的范围从10v到265vac或者5v到150vdc。模拟量信号的电压范围包括标准的模拟量输入和输出，以及直接的热电偶及rtd温度输入信号。模拟量模块的可选特性包括适用于干扰源及干扰环境下的数字滤波，以及每个i/o通道的量程选择，以增加用户的灵活性。模拟量模块的综合自诊断功能可以监测: 输入开路/开环监测，板级故障监测，针对上限的2个报警级别(hi和hi-hi)外加一个超物理量程报警，针对下限的2个报警级别(lo和lo-lo)外加一个低物理量程报警。工程单位换算使得输入输出模拟信号更容易使用。用于模拟量模块故障的用户配置输出响应(终值或任何用户自定义值)，以保证安全。模拟量模块的状态区可以为处理器提供信息用于报警和故障诊断。每个模块针对rtb的机械钥锁可防止对模块施加不适当的电压。每个模块与logix5555处理器之间的电子钥锁可防止用户将错误的模块类型或不同版本的模块插入到该槽位。模块是通过软件来进行通道组态而不是通过拨码开关或跳线器。模拟量模板数据精度可以达到ieee32位浮点或16位整数数据格式。

基于rockwell公司controllogix系列plc的冗余控制系统构成如图1所示。


图1 冗余架构的控制系统

3 系统工艺流程界面设计

3.1 工艺流程

工艺系统采用预处理系统由化学除盐系统和加药系统三部份组成。此外，预处理加药系统和加氨系统的控制也纳入锅炉补给水处理控制系统。

预处理系统工艺流程：主厂房来生水→机械搅拌澄清池→生水箱→生水泵→高效纤维过滤器→活性炭过滤器。

化学除盐系统工艺流程：经预处理的清水→强酸阳浮床→除二氧化碳器→中间水箱→强碱阴浮床→混合离子交换器→除盐水箱→除盐水泵→主厂房。

加药系统加药系统是指化学除盐系统中各离子交换器再生用酸碱的贮存和计量设备。加药系统流程为：低位酸槽→高位酸槽→酸计量箱→酸喷射器→强酸阳浮床(和混合离子交换器)；低位碱槽→高位碱槽→碱计量箱→碱喷射器→强碱阴浮床(和混合离子交换器)。

3.2 工艺控制

(1)阀门控制逻辑：阀门控制逻辑如图2所示。



图2 阀门控制逻辑

(2)阳离子交换入口调节阀的控制：调节阀采用pid负反馈闭环自动控制，当中间水箱水位比设定值高时，减小阀门开度，当中间水箱水位比设定值低时，增大阀门开度，如图3所示。[page]



图3 阳离子交换入口调节回路

(3)水泵控制逻辑：水泵控制逻辑如图4所示。


图4 水泵控制逻辑

3.3 工艺界面

就地阀门控制箱上面自动/手动转换开关从手动位到自动位之前，须把阀门的开/关转换开关置于中间位。主画面下含实时数据显示画面，报警画面，报表画面和历史曲线画面。

(1) 过滤器控制界面

过滤器控制界面如图5所示。画面上每个过滤器入口阀的左侧，实时地显示过滤器工作时的瞬时流量。就地操作箱转换开关打到就地，相对应过滤器的电磁阀在电脑上不能操作。打到远方，相对应过滤器的电磁阀在电脑上可以操作。



图5 过滤器控制界面

(2) 加药控制画面

加药控制画面如图6所示。聚凝剂、助凝剂加药：点击加药控制方式按钮，弹出控制画面，选择工作方式。手动加药：点击手动按钮，按照设定频率加药。自动加药：点击自动按钮，按照流量自动加药。关闭画面，点机电机图标，弹出电机控制画面，启动电机。加药泵工作。二氧化氯加药：电机二氧化氯加药机图标，弹出控制画面，启动加药机，厂家设备自动工作。


图6 加药控制界面

4 结束语

通锅炉补给水监控系采用上位机和可编程控制器(plc)相结合的方式，锅炉补给水监控系统共设操作员站，作为系统调试及运行时的人机接口。其中操作员站设置在化水车间控制室内。操作员站兼有工程师站功能。锅炉补给水监控系统的控制由plc实现，plc控制器为双机冗余热备，即可编程序控制器(plc)整套带有双机热备中央处理单元(cpu)，冗余的电源模件，冗余的通讯模件。通过plc对整个化学水处理系统实现自动、半自动、远方手动或就地手动控制。