金乐（中国自动化控制系统总公司）
摘 要:介绍了可编程序控制器(PLC)在电厂化学水处理亲统中的应用。该系统采用日本日立公司的EM来列可编程序控制器作为主体控制设备，控制化学水处理过程中制水运行、过滤器冲洗、阳床小反洗再生、阴床小反洗再生、阳床大反洗再生、阴床大反洗再生及混床再生的全过程程序控制的实现。文中对工艺要求、方案确定、硬件配置、软件编制及现场调试等逐一作了叙述，着重介绍了有关软件程序编制的一些问题。
关键词:火电厂   化学水处理   可编程序   控制器
  

       1990年中国自动化控制系统总公司承接了孟加拉国吉大港电厂一期工程1X210 MW机组6大热控系统的协调工作。其中的化学水处理程控系统由总公司分包，承但设计、制造、调试。经设计、制造、组装、编程、静态模拟调试、出厂验收、国外现场调试等几阶段的工作，于1993年5月现场调试及试运行完毕，一次通过外方验收。

1 水处理系统概况
       化学水处理是将经过预处理(粗过滤、混凝、澄清等)后的水经过精过滤、阳离子交换、阴离子交换、混合离子交换制成合格的电厂锅炉补给水的过程。当过滤器、阳床、阴床、混床经过一段时间制水运行后，过滤器过滤能力下降，要求进行程控冲洗，以去除积留的滤渣，恢复其最大过滤能力;阳床、阴床及混床中的离子交换树脂失效，需进行程控再生，使离子交换树脂恢复活性。该电厂的化学水处理设备为两组，每组各有一台过滤器、一台阳床、一台阴床、一台混床及一些辅助设备。正常工况下一组制水运行，另一组停备或进行冲洗(再生)，也可以两组同时制水运行。两组设备的最大制水能力为60 t/h.

2   PLC系统方案
       考虑到PLC的性能、价格以及工程实践，选定日立公司的E从系列PLC作为该系统的主体控制设备。考虑到EM系列PLC的容量及化学水处理系统的工艺特点，采用4台PLC,分别控制两台过滤器、两台阳床、两台阴床及两台混床。PLC的所有输入输出均为开关量。输入信号来自盘面操作开关及现场开关量信号(如水位、差压、温度等)，输出信号经中间隔离继电器分别送往控制气动隔膜阀开闭的电磁阀、闪光报警器、步序时间显示器、步序指示灯及控制中间水泵和再生水泵启停的接触器等。

3   PLC系统的硬件配置
3.1 EM系列PLC的特点
       (1)小型模块式，减少了安装面积;(2)位置随意，3^-7个槽道的基本单元都可供选用，模块位置可以自由选择，便可构成一个有效系统;(3)处理速度为每字5 l.s; (4)具备大中规模PLC才具有的算术操作;(5)简单的字处理;(6)采用EEPROM，方便了程序的修改及保存;(7)存储器容量大，可以达到1950字;(8)应用范围广，1/0有8点和16点两种，有直流输入、交流输入、继电器输出、双向可控硅输出、晶体管输出、模拟量输入/输出模块等。
3.2系统的硬件配置
       本系统共有4台PLC，每台PLC由CPU模块、存储器城、电源模块、基本单元框架、扩展单元框架、扩展电缆,2块16点直流输入模块、6块16点继电器输出模块组成。4台PLC共用一台标准型编程器。每台PLC都留有一个空槽作为扩充备用。整个系统配置共有开关量输入点128点，开关量输出点384点，其中已经留有一定的I/0点裕量。实践证明，该系统配置的容量是合适的。

4 软件程序的编制
       由于工艺的不同，每台PLC的运行方式各有不同:过滤器有制水运行、冲洗、停备3种方式;阳床、阴床都有制水运行、小反洗再生、大反洗再生、停备4种方式;混床有制水运行、再生、停备3种方式。这就要求各台PLC的程序结构及内容都不尽相同。即使对同一台PLC而言，由于控制着两台相互基本独立又有一定关联的设备，也就要求在同一台PLC中对两台设备的控制分别编制程序，并且在编制程序中要考虑到两台设备之间的相关关系，防止在程序执行过程中发生冲突。
4.1软件程序的结构
       以阳床控制程序为例。阳床工艺流程为:当阳床制水运行一段时间后，阳离子交换树脂失效，需进行一次大反洗再生，也可由操作人员视情况灵活掌握何时进行大反洗再生。程序框图见图1.
       程序执行过程中，若遇控制开关切换至停备档或外部停备条件出现，则程序无条件中断，直接进入停备状态。
4.1.1初始化程序电源的接通/断开作启动和停机用。考虑到工艺的要求，将初始化程序放在停备状态中执行。根据工艺的特点，无须考虑发生突发停电后仍保持停电前的状态。
4.1.2主干控制程序以阳床控制程序为例，PLC程序由1号阳床制水运行程序块、1号阳床小反洗再生程序块、1号阳床大反洗再生程序块、1号阳床停备程序块、2号阳床制水运行程序块、2号阳床小反洗再生程序块、2号阳床大反洗再生程序块、2号阳床停备程序块组成。每个程序块都按工艺步序一步步地顺序执行，每一步按工艺要求启动相应设备，完成相应动作。每一步开始工作时，就闭锁当前步的步进条件，使当前步的工作不受当前步工作条件变动的影响;每一步结束工作时，就开通下一步的步进条件。这样，PLC就严格按照这种步进工作方式，有条不紊地自动控制水处理工艺流程的进行。按此法编制的程序步序清晰，便于理解，易于修改，有效地提高了PLC系统的可靠性。
4.2软件程序中有关问题的处理
       通过静态模拟调试后的程序，并不能直接用于现场。在现场调试中，面对不断出现的实际问题，为了保证程序的实用性和可靠性，使之能经受各种意外场合的严峻考验，在软件上还要做大量的修改和完善。仅举几例说明:
4.2.1初始化程序原来编制的初始化程序
       在上电后即对内部进行初始化，这样就不可避免地将小反洗再生所需的掉电保护计数器也一并清零，满足不了工艺要求。后来改成:PLC上电不进行初始化操作，在停备状态时，对除上述计数器外的所有内部设备进行初始化操作。
4.2.2对公用设备的控制

在各台PLC之间或每台PLC内部的各个程序块之间，经常出现同时控制同一台设备的情况，若在程序中不加处理，势必互相冲突，造成设备的损坏。后将程序修改成:两者中至少有一者需要启动某公用设备，设备就启动;而仅当两者都要求关断该设备，设备才关断。如图2所示。
4.2.3防外部信号波动处理

在现场试运行中，曾发生过除盐水箱水位高作为制水运行时的外部停备条件，在制水运行过程中一出现这一信号，PLC自动转入停备状态，关断所有输出。有一次，发现该信号出现后，PLC却在停备和制水运行两个状态中来回跳动，外部设备时而关断、时而开启，次数频繁，长时间后势必损坏设备。经过分析，终于找到原因:除盐水箱水位在高位附近，由于水面的波动，造成了该信号的波动，而程序在接收到该信号后并未对此进行闭锁，故而造成了程序的波动。经在程序中插入一个内部常闭接点，当程序接收到该信号并开始执行停备步序时，马上断开这个内部常闭接点，从而防止了该信号波动对程序的影响。此后，类似的情况再未发生。

5 结束语
        这套化学水处理程控系统全部在总公司厂内组装及生产，构成系统，并经静态模拟调试后，于1991年底通过专家组出厂验收。
        1992年7月进入国外现场安装就位。同年11月底开始调试，经与工艺专业人员密切配合，随着电厂的工程进度，经过5个月的现场调试及试运行，解决了现场出现的各种技术问题，修改并完善了软件程序，在1993的5月一次性通过孟方专家组的验收。