1.引言
　　
　　隨著濱化集團的不斷發(fā)展壯大，以及新增項目的不斷增多，迫切需要公司自供電、供汽能力的提高。公司為適應(yīng)這一新的需求，在濱州東部化工工業(yè)園組建了熱力公司，新上三爐三機。
　　
　　原熱動車間化學(xué)水處理系統(tǒng)使用傳統(tǒng)的模擬屏方式進行監(jiān)控，自動化水平不高并且效率很低。新建熱力公司化學(xué)水處理系統(tǒng)采用PLC控制系統(tǒng)進行集中控制。
　　
　　2.水處理系統(tǒng)概況及工藝
　　
　　化學(xué)水處理是將經(jīng)過預(yù)處理(粗過濾、棍凝、澄清等)后的水經(jīng)過精過濾、反滲透、陽離子交換、陰離子交換、混合離子交換制成合格的電廠鍋爐補給水的過程。當(dāng)過濾器、陽床、陰床、混床經(jīng)過一段時間制水運行后，過濾器過濾能力下降，要求進行程控沖洗，以去除積留的濾渣，恢復(fù)其zui大過濾能力；陽床、陰床及混床中的離子交換樹脂失效，需進行程擰再生，使離子交換樹脂恢復(fù)活性。
　　
　　熱力公司的化學(xué)水處理設(shè)為兩組，每組各有一臺過濾器、一臺陽床、一臺陰床、一臺混床及業(yè)輔助設(shè)備。正常工況下一組制水運行，另一組備用或進行沖洗(再生)，也可以兩組同時制水運行，兩組設(shè)備的zui大制水能力為60t/h。
　　
　　3.系統(tǒng)控制方案
　　
　　考慮到PLC的性能、價格以及工程實踐，選定西門子公司S7-:300PLC作為該系統(tǒng)的主體控制設(shè)備。考慮到S7系列P'LC的容量及化學(xué)水處理系統(tǒng)的工藝特點，采用4臺PLC，分別控制兩臺過濾器、兩臺陽床、兩臺陰床及兩臺混床。PLC'的所有輸入輸出均為開關(guān)量。輸入信號來自盤面操作開關(guān)及現(xiàn)場開關(guān)量信號(如水位、差壓、溫度等)，輸出信號經(jīng)中間隔離繼電器分別送往控制氣動隔膜閥開閉的電磁閥、閃光報警器、步序時間顯示器、步序指示燈及控制中間水泵和再生水泵啟停的接觸器等。
　　
　　4.PLC系統(tǒng)的硬件配置
　　
　　4.1S7系列PLC的特點
　　
　　4.1.1更接近于現(xiàn)場要求：高可能性，減少了中間接口，節(jié)約成本；
　　
　　4.1.2高集成功能：具有多中斷、現(xiàn)場總線口、集成電位器、定時器、計數(shù)器、碼盤接口；
　　
　　4.1.3專業(yè)化模塊發(fā)展：具有伺服、閉環(huán)、稱重等功能模塊；
　　
　　4.1.4網(wǎng)絡(luò)功能強：RS232/485接口及多種現(xiàn)場總線標準、遠程I/O
　　
　　分布式控制：可作為DCS的下位站，和PC機的下位機；
　　
　　4.1.5編程功能：多種編程語言，多種編程環(huán)境，可配套的集成軟件；
　　
　　4.2系統(tǒng)的硬件配置
　　
　　本系統(tǒng)共有4臺PLC，每臺PLC由CPU模塊、電源模塊、基本單元框架、擴展單元樞架、擴展電纜、2塊16點直流輸入模塊、6塊16點繼電器輸出模塊組成。4臺PLC共用一臺標準型編程器。每臺PLC都留有一個空槽作為擴充備用。整個系統(tǒng)配置共有開關(guān)量輸入點128點，開關(guān)量輸出點384點，其中已經(jīng)留有一定的I/O點裕量。實際證明，該系統(tǒng)配置的容量是合適的。
　　
　　5.軟件程序的編制
　　
　　由于工藝的不同，每臺PLC的運行方式各有不同：過濾器有制水運行、沖洗、停備3種方式；陽床、陰床都有制水運行、小反洗再生、大反洗再生、停備4種方式；混床有制水運行、再生、停備3種方式。這就要求各臺PLC的程序結(jié)構(gòu)及內(nèi)容都不盡相同。即使對同一臺PLC而言，由于控制著兩臺相互基本獨立又有一定關(guān)聯(lián)的設(shè)備，也就要求在同一臺PLC中對兩臺設(shè)備的控制分別編制程序，并且在編制程序中要考慮到兩臺設(shè)備之間的相關(guān)關(guān)系，防止在程序執(zhí)行過程中發(fā)生沖突。
　　
　　5.1軟件程序的結(jié)構(gòu)
　　
　　以陽床控制程序為例。陽床工藝流程為：當(dāng)陽床制水運行一段時間后，陽離子交換樹脂失效，需進行一次大反洗再生，也可由操作人員視情況靈活掌握何時進行大反洗再生。
　　
　　程序執(zhí)行過程中，若遇控制開關(guān)切換至停備檔或外部停備條件出現(xiàn)，則程序無條件中斷，直接進入停備狀態(tài)。
　　
　　5.1.1初始化程序電源的接通/斷開作啟動和停機用。考慮到工藝的要求，將初始化程序放在停備狀態(tài)中執(zhí)行。根據(jù)工藝的特點，無須考慮發(fā)生突發(fā)停電后仍保持停電前的狀態(tài)。
　　
　　5.1.2主干控制程序以陽床控制程序為例。PLC程序由1號陽床制水運行程序塊、1號陽床小反洗再生程序塊、1號陽床大反洗再生程序塊、1號陽床停備程序塊、2號陽床制水運行程序塊、2號陽床小反洗冉生程序塊、2號陽床人反洗冉生程序塊、2號陽床停備程序塊組成。每個程序塊都按工藝步序一步步地順序執(zhí)行，每一步按工藝要求啟動相應(yīng)設(shè)備，完成相應(yīng)動作。每一步開始工作時，就閉鎖當(dāng)前步的步進條件，使當(dāng)前步的工作不受當(dāng)前步工作條件變動的影響；每一步結(jié)束工作時，就開通下一步的步進條件。這樣，PLC'就嚴格按照這種步進工作方式，有條不紊地自動控制水處理工藝流程的進行。按此法編制的程序步序清晰，便于理解，易于修改，有效地提高了PLC系統(tǒng)的可靠性。
　　
　　5.2軟件程序中有關(guān)問題的處理
　　
　　通過靜態(tài)模擬調(diào)試后的程序，并不能直接用于現(xiàn)場。在現(xiàn)場調(diào)試中，面對不斷出現(xiàn)的實際問題，為了保證程序的實用性和可靠性，使之能經(jīng)受各種意外場合的嚴峻考驗，在軟件上還要做大量的修改和完善。僅舉幾例說明。
　　
　　5.2.1初始化程序
　　
　　原來編制的初始化程序在上電后即進行初始化，這樣就不可避免地將小反洗再生所需的掉電保護計數(shù)器也一并清零，滿足不了工藝要求。后來改成PLC上電不進行初如化操作，在停備狀態(tài)時，對除上述計數(shù)器外的所有內(nèi)部設(shè)備進行初始化操作。
　　
　　5.2.2對公用設(shè)備的控制
　　
　　在各臺PLC之間或每臺PLC內(nèi)部的各個程序塊之間，經(jīng)常出現(xiàn)同時控制同一臺設(shè)備的情況，若在程序中不加處理，勢必互相沖突，造成設(shè)備的損壞。后將程序修改成：兩者中至少有一者需要啟動某公用設(shè)備，設(shè)備就啟動；而僅當(dāng)兩者都要求關(guān)斷該設(shè)備，設(shè)備才關(guān)斷。
　　
　　5.2.3防外部信號波動的處理
　　
　　在現(xiàn)場試運行中，曾把除鹽水箱水位高作為制水運行時的外部停備條件，在制水運行過程中出現(xiàn)這一信號，PLC自動轉(zhuǎn)入停備狀態(tài)，關(guān)斷所有輸出。有一次，發(fā)現(xiàn)該信號出現(xiàn)后，PLC卻在停備和制水運行兩個狀態(tài)中來回跳動，外部設(shè)各時而關(guān)斷、時而開啟，次數(shù)頻繁，長時間后勢必損壞設(shè)備。經(jīng)過分析，終于找到原因：除鹽水箱水位在高位附近，由于水面的波動，造成了該信號的波動，而程序在接收到該信號后并未對此進行閉鎖，故而造成了程序的波動。經(jīng)在程序中插入一個內(nèi)部常閉接點，當(dāng)程序接收到該信號并開始執(zhí)行停備步序時，馬上斷開這個內(nèi)部常閉接點，從而防止了該信號波動對程序的影響。此后，類似的情況再未發(fā)生。
　　
　　6.結(jié)論
　　
　　通過采用PLC對水處理系統(tǒng)進行控制，保證了整個機組的用水需求，制水過程中產(chǎn)生的廢水量明顯減少，起到了一定的環(huán)保節(jié)能效果；系統(tǒng)高度的可靠性和直觀簡易的操作性使得值班室內(nèi)的值班人數(shù)明顯減少，提局了勞動效率；同時整個系統(tǒng)的自動化程度進一步提高，機、電、爐運行的穩(wěn)定性和可靠性進一步增強。