摘要：本文介紹了電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)自動(dòng)化控制的實(shí)現(xiàn)。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，信息層使用工業(yè)以太網(wǎng)，控制層使用MODBUS現(xiàn)場(chǎng)總線，完成了基于現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)的自動(dòng)化監(jiān)控和管理功能。 一、引言 近幾年隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，在能源供應(yīng)上很多地區(qū)都出現(xiàn)電力資源緊缺的狀況，因此許多電廠紛紛進(jìn)行新建或擴(kuò)建改造。深圳西部電廠原有4臺(tái)（#1—#4）300MW 機(jī)組，為提高發(fā)電能力又續(xù)建#5、#6機(jī)組（2×300MW）。西部電廠原有兩列化學(xué)水處理系統(tǒng)，續(xù)建工程的化學(xué)水處理系統(tǒng)擴(kuò)建一列100～140m3/h化學(xué)除鹽系統(tǒng)，其余設(shè)備與已有化學(xué)水處理系統(tǒng)共用。原有化學(xué)水處理系統(tǒng)使用傳統(tǒng)的模擬屏方式進(jìn)行監(jiān)控，自動(dòng)化水平不高并且效率很低。續(xù)建2臺(tái)機(jī)組后，廢除原有化學(xué)水處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)，將原有化學(xué)水處理系統(tǒng)和擴(kuò)建的一列化學(xué)水處理系統(tǒng)統(tǒng)一采用一套冗余PLC控制系統(tǒng)進(jìn)行集中控制。 二、化學(xué)水處理系統(tǒng)工藝流程 1、化學(xué)水處理系統(tǒng)流程 原有化學(xué)水處理系統(tǒng)流程為：自來(lái)水→蓄水池→升壓泵→活性炭過(guò)濾器→陽(yáng)離子交換器→除二氧化碳器→中間水箱→中間水泵→陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有系統(tǒng)運(yùn)行狀況的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和對(duì)水質(zhì)分析報(bào)告分析，自來(lái)水中的懸浮物含量較高，嚴(yán)重地污染了活性炭和離子交換樹脂。因此，續(xù)建工程增加3臺(tái)高效纖維過(guò)濾器對(duì)自來(lái)水進(jìn)行深度過(guò)濾處理。 續(xù)建化學(xué)水處理系統(tǒng)流程為：自來(lái)水→蓄水池→升壓泵→高效纖維過(guò)濾器→活性炭過(guò)濾器→陽(yáng)離子交換器→除二氧化碳器→中間水箱→中間水泵→陰離子交換器→混合離子交換器→除鹽水箱→除鹽水泵。 2、續(xù)建工程與原有系統(tǒng)的連接及運(yùn)行方式 原有120t/h出力的一級(jí)除鹽+混床設(shè)備2列，續(xù)建工程僅再擴(kuò)建1列出力為120t/h的同樣設(shè)備。除鹽水泵、再生水泵、壓縮空氣系統(tǒng)、酸堿再生系統(tǒng)和廢液處理系統(tǒng)與原有系統(tǒng)共用。 3臺(tái)高效過(guò)濾器采用并聯(lián)運(yùn)行方式，正常工況2臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。高效過(guò)濾器不僅對(duì)續(xù)建工程所需的自來(lái)水進(jìn)行預(yù)處理，而且對(duì)原有系統(tǒng)的自來(lái)水也進(jìn)行預(yù)處理。 2臺(tái)活性炭過(guò)濾器和一級(jí)除鹽設(shè)備構(gòu)成一個(gè)系列，采用串聯(lián)運(yùn)行方式，正常工況2列運(yùn)行，一列備用。其中每系列的2臺(tái)活性炭過(guò)濾器，當(dāng)水質(zhì)好時(shí)1臺(tái)運(yùn)行（去除游離余氯），1臺(tái)備用；當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)惡化時(shí)2臺(tái)同時(shí)運(yùn)行（去除有機(jī)物）。 混床采用并聯(lián)，正常工況2臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用。 3套一級(jí)除鹽單元與3臺(tái)混床之間設(shè)有切換閥門，受已有系統(tǒng)的限制，僅#1一級(jí)除鹽設(shè)備和#1混床與#2一級(jí)除鹽設(shè)備和#2混床可以同時(shí)交叉運(yùn)行，#1一級(jí)除鹽設(shè)備和#1混床與#3一級(jí)除鹽設(shè)備和#3混床可以同時(shí)交叉運(yùn)行。機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，上述3列設(shè)備同時(shí)投入運(yùn)行，滿足最大的補(bǔ)給水量。 三、系統(tǒng)配置 系統(tǒng)由兩臺(tái)上位計(jì)算機(jī)和一套冗余PLC系統(tǒng)構(gòu)成。上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用工業(yè)級(jí)計(jì)算機(jī)構(gòu)成功能強(qiáng)大的監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，計(jì)算機(jī)上安裝Intellutiong公司的FIX7.0工業(yè)監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)軟件，通過(guò)合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和系統(tǒng)組態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)化學(xué)水處理工藝流程的動(dòng)態(tài)監(jiān)視和控制。通過(guò)上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和強(qiáng)大的工業(yè)控制傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝工程的自動(dòng)化管理和控制。 PLC選用德維森公司PPC11冗余控制器，控制系統(tǒng)采用雙機(jī)熱備冗余方式，通過(guò)遠(yuǎn)程I/O的方式連接現(xiàn)場(chǎng)需要監(jiān)測(cè)與控制的點(diǎn)，遠(yuǎn)程I/O由通訊處理器和PPC11系列I/O模塊組成。冗余的主控制站可以保證系統(tǒng)的停機(jī)維護(hù)時(shí)間為零，最大限度的減少人對(duì)系統(tǒng)的干預(yù)。主控制系統(tǒng)熱備系統(tǒng)和遠(yuǎn)程I/O控制站之間采用高性能的工業(yè)以太網(wǎng)總線傳輸網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息的可靠、安全、穩(wěn)定的傳輸。 上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)安裝與PLC控制單元之間采用工業(yè)以太網(wǎng)傳輸網(wǎng)絡(luò)。以太網(wǎng)屬國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，工業(yè)以太網(wǎng)已達(dá)到高傳輸安全性和可靠性要求，現(xiàn)已廣泛用于程序維護(hù)、向MIS和MES系統(tǒng)傳遞工廠數(shù)據(jù)、監(jiān)控、連接人機(jī)界面、記錄事件和告警。工業(yè)以太網(wǎng)具有高傳輸速率（目前達(dá)到100M）、集線器技術(shù)的確定性、不需考慮網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、傳輸物理介質(zhì)多樣（雙絞線、光纖、同軸電纜）、集線器的應(yīng)用可不考慮網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)。 通過(guò)以太網(wǎng)絡(luò)將上位計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與控制點(diǎn)緊密的結(jié)合為一個(gè)整體，構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)。在這樣高速傳輸網(wǎng)絡(luò)上，可以很方便的利用PLC系統(tǒng)所特有的功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)在線遠(yuǎn)程診斷功能。 四、控制功能 水處理系統(tǒng)所有控制閥采用就地和遠(yuǎn)程控制方式，即使在程控系統(tǒng)完全故障的情況下還可以通過(guò)就地控制實(shí)現(xiàn)手動(dòng)制水，保證機(jī)組鍋爐的可靠用水?？刂葡渖线x用3位選擇開關(guān)，分別為就地開、就地關(guān)、遠(yuǎn)程控制。選擇遠(yuǎn)程控制時(shí)，控制閥由操作員在操作站上控制。操作員可以在操作站對(duì)控制閥進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)視和動(dòng)作控制，對(duì)控制閥的控制可分選擇自動(dòng)和手動(dòng)方式。在自動(dòng)方式時(shí)控制閥受PLC邏輯程序控制，在手動(dòng)方式時(shí)控制閥由操作員直接在操作界面上點(diǎn)擊控制。 一級(jí)除鹽設(shè)備的投運(yùn)和再生由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，也可通過(guò)鍵盤和鼠標(biāo)在控制室內(nèi)的操作站上進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。一級(jí)除鹽設(shè)備的出水導(dǎo)電率超過(guò)規(guī)定值或周期制水量達(dá)規(guī)定值時(shí)，自動(dòng)解列并報(bào)警，然后自動(dòng)投入再生程序?；旌想x子交換器的投運(yùn)和再生由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，或者通過(guò)鍵盤和鼠標(biāo)進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。當(dāng)混合離子交換器出水導(dǎo)電率和二氧化硅超過(guò)規(guī)定值，或周期制水量達(dá)規(guī)定值時(shí)，自動(dòng)解列并報(bào)警，然后自動(dòng)投入再生程序。高效過(guò)濾器和活性碳過(guò)濾器由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，也可采用鍵盤和鼠標(biāo)在控制室內(nèi)的操作站上進(jìn)行遠(yuǎn)方操作。當(dāng)其進(jìn)出口壓差超過(guò)規(guī)定值，或周期制水量達(dá)規(guī)定值時(shí)，自動(dòng)解列并報(bào)警，然后自動(dòng)投入反洗程序。以上操作以前都由操作人員執(zhí)行，執(zhí)行新系統(tǒng)后上述操作都可以不需要操作人員干預(yù)。 中間水箱水位由PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制（通過(guò)調(diào)節(jié)陽(yáng)床入口調(diào)節(jié)閥），使一級(jí)除鹽系統(tǒng)投運(yùn)時(shí)中間水箱水位穩(wěn)定在正常位置。中間水泵啟停與中間水位聯(lián)鎖，低液位啟泵、高液位停泵，保證中間水泵的安全使用。 閥門、泵等的控制狀態(tài)顯示，自動(dòng)／手動(dòng)／就地操作和選擇聯(lián)鎖。系統(tǒng)所有流量、壓力可在操作界面上實(shí)時(shí)監(jiān)視，原水流量、陰床出口流量、混床出口流量顯示積算并作歷史紀(jì)錄，可分別查看一級(jí)除鹽、混床再生制水量。 系統(tǒng)控制每列除鹽裝置的投運(yùn)、停止和再生程序、自動(dòng)加酸加堿程序、自動(dòng)/半自動(dòng)啟動(dòng)另一列除鹽裝置程序等。對(duì)于順控設(shè)置必要的分步操作、成組操作或單獨(dú)操作等，并有跳步、中斷或旁路等操作功能。系統(tǒng)投運(yùn)以及活性炭清洗、一級(jí)除鹽再生和混床再生可由系統(tǒng)自動(dòng)完成或操作員步延、步進(jìn)手動(dòng)干預(yù)，在操作站界面上顯示各步驟設(shè)定時(shí)間和剩余時(shí)間以及步進(jìn)、步延指示等。 五、結(jié)束語(yǔ) 深圳西部電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)全部改造完成后于2003年7月正式投運(yùn)，經(jīng)過(guò)改造后自動(dòng)化控制水平明顯提高，制水量由原先的平均每小時(shí)120m3提升到平均每小時(shí)140—160m3，完全保證了6臺(tái)發(fā)電機(jī)組的用水需要。由于控制水平的提高，制水過(guò)程中產(chǎn)生的廢水量明顯減少，起到了一定環(huán)保節(jié)能效果。系統(tǒng)高度的可靠性和直觀簡(jiǎn)易的操作性使得控制中心值班室由原來(lái)的2人值班該為1人值班，大大節(jié)約了人力成本。該系統(tǒng)建成后運(yùn)行可靠，生產(chǎn)效率明顯提高，因此受到用戶的好評(píng)，并經(jīng)常成為其它電廠同行參觀效仿的對(duì)象。 參考文獻(xiàn)： 1、陽(yáng)憲惠《現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及應(yīng)用》，清華大學(xué)出版社； 2、鄔寬明《現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用選編》，北京航空航天大學(xué)出版社； 3、媽灣發(fā)電總廠《化學(xué)補(bǔ)給水系統(tǒng)運(yùn)行規(guī)程》。