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案例頻道 摘要： 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)是對水汽系統(tǒng)中的凝結(jié)水進行除鹽和除濁處理，以保證凝結(jié)水水質(zhì)合格，防止水汽系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕、結(jié)鹽和結(jié)垢。在印度某電站的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)中，采用羅克韋爾集成架構(gòu)實現(xiàn)了該系統(tǒng)的自動化控制。本文以此為例介紹羅克韋爾集成架構(gòu)在電站凝結(jié)水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：凝結(jié)水精處理；程控系統(tǒng)；ControlLogix；FactoryTalk
Abstract: Condensate Polish Control system is the treatment process on water vapor system regarding demineralization and purification, which can make sure water quality compliance and prevent the system to produce water vapor corrosion, salt and scaling. Indian Condensate Polish Control System realized automatic control by applying integrated architecture of Rockwell Automation. This article describes this as an example of Rockwell integrated architecture in the power plant condensate water control system.
Key Words: Condensate Polish Control System; Control System; ControlLogix; FactoryTalk
凝結(jié)水精處理在200ＭＷ以上發(fā)電機組是必須配備的一個水質(zhì)處理系統(tǒng)，是對整個電廠水汽系統(tǒng)中的凝結(jié)水進行除鹽和除濁處理，以保證循環(huán)使用的凝結(jié)水水質(zhì)符合機組運行的要求，達到防止水汽系統(tǒng)產(chǎn)生腐蝕、結(jié)鹽和結(jié)垢的目的。印度某電站的凝結(jié)水精處理系統(tǒng)采用了羅克韋爾ControlLogix系列控制器并結(jié)合FactoryTalk系列人機界面,實現(xiàn)了工藝生產(chǎn)的實時監(jiān)控,并對主要參數(shù)進行歷史記錄，使凝結(jié)水精處理系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)程序控制、HMI集中操作、生產(chǎn)輔助管理等功能,整套控制系統(tǒng)具有很高的自動化水平。
1 工藝流程
本電站凝結(jié)水控制系統(tǒng)由3×50%深層高速混床組成。高速混床為二臺運行，一臺備用，當某一臺高速混床出水不合格或壓差過大時，將啟動另一臺高速混床并進行再循環(huán)運行直至出水合格后并入系統(tǒng)。此時，將失效的高速混床解列，并將失效樹脂輸送至再生系統(tǒng)進行再生，然后將再生好的備用樹脂輸送至混床備用。混床系統(tǒng)設(shè)有旁路門，當凝結(jié)水入口溫度超過60℃或系統(tǒng)進出口壓差大于0.35MPa時自動打開，并關(guān)閉凝結(jié)水系統(tǒng)進出水母管總閥門。為了提高整個系統(tǒng)的控制水平，系統(tǒng)需要實時檢測介質(zhì)的流量、壓力、差壓及溫度等生產(chǎn)過程參數(shù)。為監(jiān)視出水是否合格，同時需要實時檢測介質(zhì)的鈉離子、硅離子、PH及導(dǎo)電度等水質(zhì)參數(shù)。
凝結(jié)水精處理主要工藝設(shè)備包括：3套混床單元，1套旁路單元，1套體外再生單元以及酸堿計量單元，羅茨風機單元，沖洗水泵單元，壓縮空氣單元，熱水箱單元，酸堿貯存及輸送單元和廢水排放單元。
2 硬件組成
根據(jù)系統(tǒng)分析及控制要求，凝結(jié)水精系統(tǒng)共需要數(shù)字量輸入控制點530個、數(shù)字量輸出控制點280個、模擬量輸入控制點120個、模擬量輸出控制點20個。根據(jù)以上系統(tǒng)要求的輸入/輸出數(shù)量和系統(tǒng)特性，采用羅克韋爾公司ControlLogix系列產(chǎn)品，控制器部分選用雙機熱備ControlLogix 1756-L61單元，遠程共設(shè)6個分站，通過冗余ControlNet網(wǎng)絡(luò)進行通訊。HMI系統(tǒng)配置兩臺工作站作為人機界面，一臺操作員站和一臺工程師站。操作員站能對整個系統(tǒng)進行監(jiān)視與控制，工程師站對整個系統(tǒng)進行編程組態(tài)和控制邏輯修改且兼有操作員站功能。另外，配置打印機用于輸出報警、報表及歷史曲線等生產(chǎn)管理文檔。為滿足對水質(zhì)的檢測，系統(tǒng)選用了流量變送器、液位開關(guān)、液位計、電導(dǎo)率、硅及鈉離子檢測儀等，從而提高系統(tǒng)的整體監(jiān)控水平。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。
圖1系統(tǒng)架構(gòu)圖
3 控制系統(tǒng)功能
根據(jù)工藝要求，系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)采集、高速混床的自動化投運、再生及變頻機構(gòu)控制等各種功能，現(xiàn)重點介紹其中幾個重要功能。
（1） 基于ControlNet高速現(xiàn)場總線，可編程控制器系統(tǒng)的高性能快速I/O驅(qū)動直接與外圍設(shè)備進行通訊，對凝結(jié)水處理系統(tǒng)中的重要數(shù)據(jù)進行實時采集（如，流量、PH值、電導(dǎo)率、鈉離子、硅離子等），并匯總在HMI畫面上，以數(shù)字、曲線的形式顯示，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控。
（2） 高速混床是凝結(jié)水處理系統(tǒng)過程中的核心設(shè)備，除鹽水經(jīng)過高速混床的交換樹脂進行陰、陽離子轉(zhuǎn)換，從而除去水中的各種無機鹽類。高速混床投運分為混床補水、混床升壓、混床再循環(huán)及混床投運等步驟，按照預(yù)設(shè)的時間順序執(zhí)行，高速混床在執(zhí)行這些工藝步驟過程當中，當出口鈉離子、硅離子、PH及電導(dǎo)率任何一個參數(shù)超標，則表明交換樹脂已經(jīng)失效，需要樹脂再生。這是一個典型的按照時間順序執(zhí)行的工藝步驟，前一步執(zhí)行時間到達預(yù)設(shè)時間或者根據(jù)其他的檢測環(huán)節(jié)作為進入下一步的條件，一步接一步執(zhí)行所有的工藝步驟。我們采用FactoryTalk 組件中的RSLogix 5000進行邏輯組態(tài)編程，采用梯形圖語言，創(chuàng)建每個工藝步驟詳細的設(shè)備開啟與關(guān)閉指令、開發(fā)工藝步驟之間的相互跳轉(zhuǎn)邏輯、開發(fā)不同的對工藝步驟的操作方法的邏輯。高速混床投運過程的邏輯圖如圖2所示。
圖2高速混床投運過程的邏輯圖
調(diào)試過程中，我們采用FactoryTalk組件中RSlogix Emulate 5000進行模擬調(diào)試。
（3) HMI我們采用FactoryTalk組件中RSView SE進行畫面組態(tài)，RSView SE完整強大的SCADA功能，除具有數(shù)據(jù)顯示和畫面監(jiān)控功能外，開發(fā)的帶統(tǒng)計和分析功能的聲光報警模塊，可輔助運行操作人員對工況和故障狀態(tài)做出準確快速判斷，及時采取相應(yīng)措施，以報表的形式對所有重要參數(shù)進行報表自動打印，正確反映生產(chǎn)過程中各個工藝參數(shù)及設(shè)備運行狀況。用戶可以對必要的工藝參數(shù)進行設(shè)定，包括工藝步驟的執(zhí)行時間、高低液位報警及閥門的開度等。軟件提供了用戶管理功能，該功能提供對用戶及用戶組的組態(tài)與授權(quán)工作，使對系統(tǒng)的登陸和訪問權(quán)限進行了有效的監(jiān)控，實現(xiàn)了控制系統(tǒng)的安全管理。下圖為凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的主工藝圖:
4 系統(tǒng)運行
羅克韋爾的ControlLogix系列可編程邏輯控制器及相應(yīng)HMI軟件在此項目上的成功應(yīng)用，為工藝操作和生產(chǎn)監(jiān)督提供了極大方便，減輕了操作人員的工作強度，提高了企業(yè)的管理效率和綜合水平，大大提高了生產(chǎn)現(xiàn)場自動化控制水平，為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。
摘自《自動化博覽》2011年第三期
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號