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PLC控制柜在化学水处理系统中的应用
时间 : 2018-09-15 16:18 浏览量 : 123

【摘要】


本文先介绍了可编程序控制器 (PLC) 在电厂化学水处理系统中的应用。 该系统采用德国西门子公司的系列可编程序控制器作为主体控制设备对水处理系统相关设备进行操控。 具体阐述了PLC控制柜系统的要求、软硬件设计、系统的通讯、功能的开发应用以及控制系统所采取的安全性措施。 应用表明 : 该系统可靠性高 , 控制效果良好 , 大大降低了劳动强度 , 达到了优化出产的目的 , 具有广泛的推广价值。



0 前言


某电厂除盐水及废水处理系统是该电厂发电设备中的重要组成部门,该部门运行的可靠性、安全及不乱性直接影响到整个电厂的发电。


益东电器本套系统化学水处理系统水源为轮回排污水,采用方案为:


益东电器机械加速澄清池 + 无阀滤池 + 超滤装置 + 双级反渗透渗出装置 +EDI 。

主要通过 PLC和上位软件对多介质过滤器的投运、停运、反洗,超滤的投运、停运、反洗,反渗透渗出的投运、停运、再生、清洗, EDI 的投运、停运,实行手动、半自动和自动控制,节省了人力,大大进步了工作效率。


PLC控制柜



1 PLC控制柜系统控制范围


1.1 工艺简介


清水站来水 → 机械加速澄清池 → 重力无阀滤池 → 净水池 → 净水泵 → 盘片过滤器 → 超滤装置 → 超滤水箱 → 超滤水泵 → 保安过滤器 →高压泵 → 反渗透渗出装置 → 淡水箱 → 淡水泵 →EDI 装置 → 除盐水箱 → 除盐水泵 → 主厂房。


1.2 PLC控制柜控制系统工艺系统图


 

QQ截图1


2 PLC控制柜控制系统设计方案


2。1 方案概述


程控系统主要由控制设备及控制软件组成。系统采用控制室集中监控的控制方式。 操纵员站设在电厂化学水车间集中控制室内,作为全厂辅网系统的一个子系统实现同一的监控操纵,就地设备间无人值守,运行职员按期巡检。


上位机采用戴尔产业级 PC 机,与下位机通过TCP/IP 协议进行通讯,上位机主要完成工艺流程画面的显示,实时采集各点的参数值,并在画面上动态显示实际值,自动保留各点值,自动报警、统计打印、报表等。 监控软件采用 GE 的 ifix3.5 软件包, PLC控制柜 采用 siemens 的 S7-300 系列尺度产品, PLC 的组态软件采用 ifix3.5 软件。 系统 PLC 双机热备, PLC 的 CPU 与 I/O 站间采用冗余的 MB+ 网通信;


PLC控制柜与上位站间采用冗余的以太网通信以知足系统安全运行的需要。 控制系统方案框图图 2 所示:


 

QQ截图2

 2。2 控制系统设备

控制系统设备包括:电源柜一面、PLC控制柜三面、上位机一台。 还包括全套 PLC 、通信电缆及台、柜间全套连接电缆等。


2.2.1 PLC 配置

本程控系统的可编程控制器( PLC )选用 PLC 采用 siemense 公司的 S7-300 系列自动化产品,该系列产品的模块可带电插拔。 PLC 的CPU 选用 6ES7654 型号, 它既可以控制本地 I/O 又可以通过 profibus网络总线控制远程 I/O 。在本系统设计中选择 profibus 网来控制远程 I/O , PLC 与服务器、 上位监控站间采用冗余的 EtherNet 网进行数据交换。 此外,为进步程控系统可靠性, PLC 系统采用双机热备配置。 在两个 CPU 模块上集成热备通信模块, 两块热备模块通过专用热备通信光纤彼此相连。 

PLC 配置如图 3 所示。


 

QQ截图3

2.3 控制系统软件

上位机的监控软件采用 Ifix3.5 ,它是基于多任务、多平台、实时性好、开放性好的集成软件包。集成了 COM/DCOM 、 OPC 、 VBA 、 ActiveX等软件技术,使所有的应用组件都可以无缝集成到一个系统中,并且数据可以很利便地在网络上共享。 


经由二次开发,结合这个系统的特点组态为所需的各种功能模块,完成相应的任务。组态包括系统组态、实时数据库组态、历史数据库组态、回路组态、流程图组态、报警组态等。


下位控制软件采用 siemens 公司的 step7 ,主要实现对设备的自动控制和数据的采集和处理。


采用 PID 算法,实现过量程的闭环控制,采用用户自定义功能块编程,使用了功能块图 FDB 、梯形图 LD 、指令表ST 等 3 种语言。 本系统采用模块化的编程风格,将程序分成多介质过滤器部门、超滤部门、反渗透渗出部门、 EDI 部门及清洗部门、废水中和部分;在每部门中包含阀门控制、水泵及风机控制、自动调节、步序逻辑、时间设定、流量变换及累积、 PID 调节等,在主程序中调用相应块。 模块化的编程方式使得控制思路清楚,程序可读性强,有利于整套控制系统调试和维护。


3 PLC控制柜控制系统的主要功能

对成品水流量、品质等参数进行检测、监督;实时动态工艺流程显示功能,即系统操纵、控制的主画面,在该画面上实时显示各阀门的开启状态,切换是否成功,泵是否打开,对于控制点,显示该点的设定值和实际值,液位高低等;系统可自动对采集的信号进行运算,并输出相应的控制量;根据操纵前相应的设定值自动控制设备的正常运行,具有手动自动切换;可以显示重要被控变量的变化曲线;


以画面方式和声光信号方式对各种参数越限或设备状态异常进行报警;可根据用户的要求自动天生日报表、月报表及其他表格,同时选择画面上的打印按钮打印报表。报表保留时间根需要确定,并可随时查询和打印自动加药的全过程参数;可根据用户设定的设备出产负荷自动控制产水量。


4 PLC控制柜控制系统控制方式

通过设备单操、组操和自动三种控制方式完成车间的制水,设备再生操纵。


4.1 设备单操方式

本操纵方式是指对所选设备进行一对一的启停操纵,该操纵只有最基本连锁保护要求,在系统调试和检验期间使用。


4.2 设备组操方式

在组操界面中操纵员可以通过步序名称选择开启当前步序中需要开启的阀门,并且封闭需要封闭的阀门。


4。3 设备自动方式

该系统要求是能自动进行多介质过滤器系统的投运、停运、反洗过程;超滤系统的投运、停运、反洗的自动控制;多介质系统絮凝剂(三氯化铁)、碱液加药量的自动控制、调节;超滤系统加酸反洗、加碱反洗、加次氯酸钠 / 碱反洗加药量的自动控制、调节;中和池加酸、加碱自动控制、调节;超滤清洗装置加热器温度的自动调节;根据中间水箱、净水箱水位的高低自动控制多介质过滤器超滤的投运数目,超滤变频升压泵自动启停、变频调节,以及过滤器、超滤的反洗;通过以上控制和调节使水质达到尺度要求。在除盐水控制室上位机画面上可观察现场的数据参数、进行设备的自动控制的操纵。三种操纵方式的优先级为设备单操优先,即在任何一种操纵方式中都可以用单操起停设备;组操操纵可以在自动运行前提下进行。


5 结束语

PLC控制柜控制系统应用后 , 水处理装置运行的不乱性、可靠性大大进步了。同时 , 实现了自动运行方式 , 使超滤、反渗透渗出的投运不需要运行职员去就地手动操纵 , 只需选定后即可按程序的既定步骤自动执行 , 这样大大进步了劳动出产率 , 缩短了制水周期 , 降低了运行职员的工作量和劳动强度 , 进步了装置运行的科学性。 因为控制水平的进步 , 完善了程控逻辑 , 将酸碱计量箱的液位作为再生执行步序的控制量 , 有效地控制了酸碱用量 , 起到了一定环保、节能、增效的作用。


上海益东电器有限公司创建于1993年,是一家专注于国内外高端工业控制产品推广和服务于一体的高科技企业,公司具有全面的工厂自动化系统集成能力和为制造企业全面电气配套的OEM服务能力,公司一直致力于为客户提供工业自动化产品和客户所需的控制系统解决方案,公司以“技术领先,服务优良”为宗旨,为国内外众多企业的自动化项目配套及改造,提供了领先的技术,可靠的电气系统及解决方案。具体包含:PLC控制柜、变频控制柜、抽屉柜电气成套设备的定制生产。



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