張 騫，李 煒（西安恒生工業(yè)自動(dòng)化有限公司，陜西 西安 710075）

張錦儉（哈爾濱電站設(shè)備集團(tuán)公司，黑龍江 哈爾濱 150040）

凝結(jié)水精處理在200MW以上發(fā)電機(jī)組是必須配備的一個(gè)水質(zhì)處理系統(tǒng)，是對(duì)整個(gè)電廠水汽系統(tǒng)中的凝結(jié)水進(jìn)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(jī)組運(yùn)行的要求，達(dá)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(jī)界面，實(shí)現(xiàn)了工藝生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對(duì)主要參數(shù)進(jìn)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(dòng)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(tái)運(yùn)行，一臺(tái)備用，當(dāng)某一臺(tái)高速混床出水不合格或壓差過大時(shí)，將啟動(dòng)另一臺(tái)高速混床并進(jìn)行再循環(huán)運(yùn)行直至出水合格后并入系統(tǒng)。此時(shí)，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(jìn)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(dāng)凝結(jié)水入口溫度超過60℃或系統(tǒng)進(jìn)出口壓差大于0.35MPa時(shí)自動(dòng)打開，并關(guān)閉凝結(jié)水系統(tǒng)進(jìn)出水母管總閥門。為了提高整個(gè)系統(tǒng)的控制水平，系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)檢測(cè)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(shí)需要實(shí)時(shí)檢測(cè)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(jì)量單元，羅茨風(fēng)機(jī)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(diǎn)530個(gè)、數(shù)字量輸出控制點(diǎn)280個(gè)、模擬量輸入控制點(diǎn)120個(gè)、模擬量輸出控制點(diǎn)20個(gè)。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(jī)熱備ControlLogix 1756-L61單元，遠(yuǎn)程共設(shè)6個(gè)分站，通過冗余ControlNet網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊。HMI系統(tǒng)配置兩臺(tái)工作站作為人機(jī)界面，一臺(tái)操作員站和一臺(tái)工程師站。操作員站能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視與控制，工程師站對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)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(jī)用于輸出報(bào)警、報(bào)表及歷史曲線等生產(chǎn)管理文檔。為滿足對(duì)水質(zhì)的檢測(cè)，系統(tǒng)選用了流量變送器、液位開關(guān)、液位計(jì)、電導(dǎo)率、硅及鈉離子檢測(cè)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(dòng)化投運(yùn)、再生及變頻機(jī)構(gòu)控制等各種功能，現(xiàn)重點(diǎn)介紹其中幾個(gè)重要功能。

（1）基于ControlNet高速現(xiàn)場(chǎng)總線，可編程控制器系統(tǒng)的高性能快速I/O驅(qū)動(dòng)直接與外圍設(shè)備進(jìn)行通訊，對(duì)凝結(jié)水處理系統(tǒng)中的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)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(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)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(jìn)行陰、陽(yáng)離子轉(zhuǎn)換，從而除去水中的各種無(wú)機(jī)鹽類。高速混床投運(yùn)分為混床補(bǔ)水、混床升壓、混床再循環(huán)及混床投運(yùn)等步驟，按照預(yù)設(shè)的時(shí)間順序執(zhí)行，高速混床在執(zhí)行這些工藝步驟過程當(dāng)中，當(dāng)出口鈉離子、硅離子、PH及電導(dǎo)率任何一個(gè)參數(shù)超標(biāo)，則表明交換樹脂已經(jīng)失效，需要樹脂再生。這是一個(gè)典型的按照時(shí)間順序執(zhí)行的工藝步驟，前一步執(zhí)行時(shí)間到達(dá)預(yù)設(shè)時(shí)間或者根據(jù)其他的檢測(cè)環(huán)節(jié)作為進(jìn)入下一步的條件，一步接一步執(zhí)行所有的工藝步驟。筆者采用FactoryTalk 組件中的RSLogix 5000進(jìn)行邏輯組態(tài)編程，采用梯形圖語(yǔ)言，創(chuàng)建每個(gè)工藝步驟詳細(xì)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(duì)工藝步驟的操作方法的邏輯。高速混床投運(yùn)過程的邏輯圖如圖2所示。

調(diào)試過程中，采用FactoryTalk組件中RSlogix Emulate 5000進(jìn)行模擬調(diào)試。

圖2 高速混床投運(yùn)過程的邏輯圖

（3）HMI采用FactoryTalk組件中RSView SE進(jìn)行畫面組態(tài)，RSView SE完整強(qiáng)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(jì)和分析功能的聲光報(bào)警模塊，可輔助運(yùn)行操作人員對(duì)工況和故障狀態(tài)做出準(zhǔn)確快速判斷，及時(shí)采取相應(yīng)措施，以報(bào)表的形式對(duì)所有重要參數(shù)進(jìn)行報(bào)表自動(dòng)打印，正確反映生產(chǎn)過程中各個(gè)工藝參數(shù)及設(shè)備運(yùn)行狀況。用戶可以對(duì)必要的工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，包括工藝步驟的執(zhí)行時(shí)間、高低液位報(bào)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(duì)用戶及用戶組的組態(tài)與授權(quán)工作，使對(duì)系統(tǒng)的登陸和訪問權(quán)限進(jìn)行了有效的監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了控制系統(tǒng)的安全管理。圖3為凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的主工藝圖。

圖3 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)的主工藝圖

4 系統(tǒng)運(yùn)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(xiàng)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(qiáng)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(chǎng)自動(dòng)化控制水平，為企業(yè)創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。