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PLC控制柜在化學水處理系統中的應用
時間 : 2018-09-15 16:18 瀏覽量 : 252

【摘要】


本文先介紹了可編程序控制器 (PLC) 在電廠化學水處理系統中的應用。 該系統采用德國西門子公司的系列可編程序控制器作為主體控制設備對水處理系統相關設備進行操控。 具體闡述了PLC控制柜系統的要求、軟硬件設計、系統的通訊、功能的開發應用以及控制系統所采取的安全性措施。 應用表明 : 該系統可靠性高 , 控制效果良好 , 大大降低了勞動強度 , 達到了優化出產的目的 , 具有廣泛的推廣價值。



0 前言


某電廠除鹽水及廢水處理系統是該電廠發電設備中的重要組成部門,該部門運行的可靠性、安全及不亂性直接影響到整個電廠的發電。


本套系統化學水處理系統水源為輪回排污水,采用方案為:


機械加速澄清池 + 無閥濾池 + 超濾裝置 + 雙級反滲透滲出裝置 +EDI 。

主要通過 PLC和上位軟件對多介質過濾器的投運、停運、反洗,超濾的投運、停運、反洗,反滲透滲出的投運、停運、再生、清洗, EDI 的投運、停運,實行手動、半自動和自動控制,節省了人力,大大進步了工作效率。


PLC控制柜



1 PLC控制柜系統控制范圍


1.1 工藝簡介


清水站來水 → 機械加速澄清池 → 重力無閥濾池 → 凈水池 → 凈水泵 → 盤片過濾器 → 超濾裝置 → 超濾水箱 → 超濾水泵 → 保安過濾器 →高壓泵 → 反滲透滲出裝置 → 淡水箱 → 淡水泵 →EDI 裝置 → 除鹽水箱 → 除鹽水泵 → 主廠房。


1.2 PLC控制柜控制系統工藝系統圖


 

QQ截圖1


2 PLC控制柜控制系統設計方案


2.1 方案概述


程控系統主要由控制設備及控制軟件組成。系統采用控制室集中監控的控制方式。 操縱員站設在電廠化學水車間集中控制室內,作為全廠輔網系統的一個子系統實現同一的監控操縱,就地設備間無人值守,運行職員按期巡檢。


上位機采用戴爾產業級 PC 機,與下位機通過TCP/IP 協議進行通訊,上位機主要完成工藝流程畫面的顯示,實時采集各點的參數值,并在畫面上動態顯示實際值,自動保留各點值,自動報警、統計打印、報表等。 監控軟件采用 GE 的 ifix3.5 軟件包, PLC控制柜 采用 siemens 的 S7-300 系列尺度產品, PLC 的組態軟件采用 ifix3.5 軟件。 系統 PLC 雙機熱備, PLC 的 CPU 與 I/O 站間采用冗余的 MB+ 網通信;


PLC控制柜與上位站間采用冗余的以太網通信以知足系統安全運行的需要。 控制系統方案框圖圖 2 所示:


 

QQ截圖2

 2.2 控制系統設備

控制系統設備包括:電源柜一面、PLC控制柜三面、上位機一臺。 還包括全套 PLC 、通信電纜及臺、柜間全套連接電纜等。


2.2.1 PLC 配置

本程控系統的可編程控制器( PLC )選用 PLC 采用 siemense 公司的 S7-300 系列自動化產品,該系列產品的模塊可帶電插拔。 PLC 的CPU 選用 6ES7654 型號, 它既可以控制本地 I/O 又可以通過 profibus網絡總線控制遠程 I/O 。在本系統設計中選擇 profibus 網來控制遠程 I/O , PLC 與服務器、 上位監控站間采用冗余的 EtherNet 網進行數據交換。 此外,為進步程控系統可靠性, PLC 系統采用雙機熱備配置。 在兩個 CPU 模塊上集成熱備通信模塊, 兩塊熱備模塊通過專用熱備通信光纖彼此相連。 

PLC 配置如圖 3 所示。


 

QQ截圖3

2.3 控制系統軟件

上位機的監控軟件采用 Ifix3.5 ,它是基于多任務、多平臺、實時性好、開放性好的集成軟件包。集成了 COM/DCOM 、 OPC 、 VBA 、 ActiveX等軟件技術,使所有的應用組件都可以無縫集成到一個系統中,并且數據可以很利便地在網絡上共享。 


經由二次開發,結合這個系統的特點組態為所需的各種功能模塊,完成相應的任務。組態包括系統組態、實時數據庫組態、歷史數據庫組態、回路組態、流程圖組態、報警組態等。


下位控制軟件采用 siemens 公司的 step7 ,主要實現對設備的自動控制和數據的采集和處理。


采用 PID 算法,實現過量程的閉環控制,采用用戶自定義功能塊編程,使用了功能塊圖 FDB 、梯形圖 LD 、指令表ST 等 3 種語言。 本系統采用模塊化的編程風格,將程序分成多介質過濾器部門、超濾部門、反滲透滲出部門、 EDI 部門及清洗部門、廢水中和部分;在每部門中包含閥門控制、水泵及風機控制、自動調節、步序邏輯、時間設定、流量變換及累積、 PID 調節等,在主程序中調用相應塊。 模塊化的編程方式使得控制思路清楚,程序可讀性強,有利于整套控制系統調試和維護。


3 PLC控制柜控制系統的主要功能

對成品水流量、品質等參數進行檢測、監督;實時動態工藝流程顯示功能,即系統操縱、控制的主畫面,在該畫面上實時顯示各閥門的開啟狀態,切換是否成功,泵是否打開,對于控制點,顯示該點的設定值和實際值,液位高低等;系統可自動對采集的信號進行運算,并輸出相應的控制量;根據操縱前相應的設定值自動控制設備的正常運行,具有手動自動切換;可以顯示重要被控變量的變化曲線;


以畫面方式和聲光信號方式對各種參數越限或設備狀態異常進行報警;可根據用戶的要求自動天生日報表、月報表及其他表格,同時選擇畫面上的打印按鈕打印報表。報表保留時間根需要確定,并可隨時查詢和打印自動加藥的全過程參數;可根據用戶設定的設備出產負荷自動控制產水量。


4 PLC控制柜控制系統控制方式

通過設備單操、組操和自動三種控制方式完成車間的制水,設備再生操縱。


4.1 設備單操方式

本操縱方式是指對所選設備進行一對一的啟停操縱,該操縱只有最基本連鎖保護要求,在系統調試和檢驗期間使用。


4.2 設備組操方式

在組操界面中操縱員可以通過步序名稱選擇開啟當前步序中需要開啟的閥門,并且封閉需要封閉的閥門。


4.3 設備自動方式

該系統要求是能自動進行多介質過濾器系統的投運、停運、反洗過程;超濾系統的投運、停運、反洗的自動控制;多介質系統絮凝劑(三氯化鐵)、堿液加藥量的自動控制、調節;超濾系統加酸反洗、加堿反洗、加次氯酸鈉 / 堿反洗加藥量的自動控制、調節;中和池加酸、加堿自動控制、調節;超濾清洗裝置加熱器溫度的自動調節;根據中間水箱、凈水箱水位的高低自動控制多介質過濾器超濾的投運數目,超濾變頻升壓泵自動啟停、變頻調節,以及過濾器、超濾的反洗;通過以上控制和調節使水質達到尺度要求。在除鹽水控制室上位機畫面上可觀察現場的數據參數、進行設備的自動控制的操縱。三種操縱方式的優先級為設備單操優先,即在任何一種操縱方式中都可以用單操起停設備;組操操縱可以在自動運行前提下進行。


5 結束語

PLC控制柜控制系統應用后 , 水處理裝置運行的不亂性、可靠性大大進步了。同時 , 實現了自動運行方式 , 使超濾、反滲透滲出的投運不需要運行職員去就地手動操縱 , 只需選定后即可按程序的既定步驟自動執行 , 這樣大大進步了勞動出產率 , 縮短了制水周期 , 降低了運行職員的工作量和勞動強度 , 進步了裝置運行的科學性。 因為控制水平的進步 , 完善了程控邏輯 , 將酸堿計量箱的液位作為再生執行步序的控制量 , 有效地控制了酸堿用量 , 起到了一定環保、節能、增效的作用。


上海益東電器有限公司創建于1993年,是一家專注于國內外高端工業控制產品推廣和服務于一體的高科技企業,公司具有全面的工廠自動化系統集成能力和為制造企業全面電氣配套的OEM服務能力,公司一直致力于為客戶提供工業自動化產品和客戶所需的控制系統解決方案,公司以“技術領先,服務優良”為宗旨,為國內外眾多企業的自動化項目配套及改造,提供了領先的技術,可靠的電氣系統及解決方案。具體包含:PLC控制柜、變頻控制柜、抽屜柜電氣成套設備的定制生產。



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