摘要：本文在进行核电厂制氯站PLC控制系统设计介绍的过程中，以某核电厂制氯站PLC控制系统以及设计的内容，核电厂循环水处理系统的工艺流程进行了介绍，同时又介绍了一些控制系统的设计要求，同时阐述了控制协同以及仪表设计的过程中需要注意的几个问题。
关键词：核电厂；制氯站；PLC控制系统；设计
核电站的制氯站循环水处理系统主要是通过加药来对循环冷却水进行化学处理，进行化学处理的目的是为了能够灭杀循环冷却水中的一些微生物、藻类以及胶体等物质，从而避免冷却水管道以及凝汽器钛管出现一些意外事故，导致系统运行受到影响，循环冷却水处理系统对常规循环水系统以及重要厂用水系统的运行有着重要的影响，并且还会影响到整个核电厂的运行。
一、工艺流程介绍
制氯站循环水处理系统有三个子系统组成，分别是电解系统、酸洗系统以及冷却系统。当制氯站循环水处理系统运行的过程中，升压泵会进行取水工作，然后通过GB沟将海水送至制氯站中的自动反冲洗过滤器中，然后经过冲洗过滤之后的海水在进入到电解槽组中，海水在进行电解之后会产生次氯酸钠溶液以及少量氢气，次氯酸钠以及氢气会进入到储罐中，并且还会在储罐中产生一些钙镁等沉淀物，并且这些沉淀物不断地积累在电解槽的阴极上，进而就会影响到电解槽的功能，增加电能的消耗。这时为了能够有效的降低电解槽阴极积累程度，确保电解槽的运行效率，就需要PLC控制系统来进行控制，PLC控制系统主要是通过对电解槽的运行时间以及槽压状况来分析电解槽是否需要进行酸洗，从而达到去除阴极上沉淀物的目的。
如果需要尽心酸洗，那么就会发出相应的警报，进行酸洗，在进行酸洗的过程中，系统还会控制住发生器，使发生器停止，当酸洗之后，在进行解锁控制。在进行电解海水的过程中，整流器的运行也会产生一定的热量，所以为了能够确保整流器不会受到一定的影响，还需要进行冷却处理，通过内循环方式能够将除盐水输送到整流器中，从而达到降温的目的。
二、控制系统的设计要求分析
表1 PLC系统配料表
制氯站循环水处理系统采用的是PLC控制系统，设计的方式为全自动程控运行方式，PLC-HMI能够对所有的被控对象以及过程参数进行监控。系统中的设备在运行过程中主要是按照自动程控步骤循序进行运行。HMI-LCD操作员也可以通过软手操作或者是MCC开关盘、就地控制箱进行控制操作。一般在制氯站主控室会设置PLC控制柜，PLC控制柜的主要硬件比较多，如：工程师站、操作员站、冗余控制器、各类输入输出模板、打印机以及网络交换机等等。CPU的硬件级冗余配置能够提高系统自身的容错能力，如果发生一定的故障，那么就能够自动切换到备用的CUP，这种配置一般在无人值班的环境中比较具有优势。网络通讯接口一般也是采用冗余配置的方式，如果在进行通讯的过程中，其中某一条通讯通道发生故障，那么就会自动使用备用通道，从而避免有效地降低通讯中断时间，最大确保地提升通讯的可靠性。一般为了后续设备的调试以及维修工作顺利开展，还会在低压配电柜、就地控制箱以及整流器等设备中设置一定的操作按钮以及远程转换控制开关，这样就能够方便设备停止和启用以及控制。
在进行PLC系统设计的过程中，要考虑到具体的实际应用状况，由于PLV控制系统本身具有周期比较长的特点，所以要重视PLC的可靠性以及稳定性等原则，这就我们的设计人员要重视系统设计、元器件选择以及软件编程等方面。
（二）PLC系统设计的要求分析
首先是硬件方面，所选用的PLC硬件一定要能够符合相关的标准，系统中的模件最好是采用接插式并且支持带电拔插的模件。最好是将机柜内的I/O总量的15%作为备用，并且做好I/O扩充预留的空间，对于所有的备用插槽也要配置完善的硬件，如：背板、端子排、连接电缆等等。冗余配置中的处理模件以及系统的应该要有并行的接口，同时还能够接受系统的修改。一般PLC控制柜内所安装的I/O模件都属于低电压，并且I/O节点电压现场来的都是无源干接点。没一块的数字量I/O模件则是在16点以下。模拟量的信号则是4-20mA DC。并且PLC控制系统内部的所有输出模件都装有熔断器，所有的开关量输出都是通过电磁式中间继电器进行隔离，还要确保CUP、I/O与外围的设备之间通信的可靠性。刑讯协议则是有CRC、成帧调节误差和超限误差校验以及奇偶调节误差校验等。在进行编程的过程中所采用的语言为梯形图语言以及其他的PLC常用语言。
（三）仪表设计的要求分析
要确保所有的控制仪表都能够符合制氯站的工艺要求，并且仪表的可用性、可操作性、可维护性以及稳定性都要达到一定的标准。在进行检测仪表精度选择的过程中，所选择的参数不能低于0.5及，一般都会将参数控制在1.5级或者是1.5级以上。变送器的精度则是要在0.25级以上，分析仪表的精度不能够在ppb级以下，就地指示仪器则的精度不能够在1.5级以下，并且还要具有耐腐蚀效果以及防尘防水效果，热电阻可以采用三线制的方式，在进行开关信号传输方式的选择过程中，如：报警状态以及运行状态的指示或者是连锁以及控制等，都可以采用无源干接点型。
三、控制系统及仪表设计分析
该工程的PLC控制系统的CUP主要是选择了1756-L62，CPU以及通讯冗余配置，同时还具有较强的灵活扩展特点；在进行同步模拟器设计的过程中所选择的1756-RM则是具有光纤通讯端口，其功能是能够起到控制器通讯的作用；通讯模板所采用的1756-CNBR最多的时候可以同时支持64个连接，所使用的是同轴电缆通讯；1756-EN-BT的以太网通讯处理器本身具有着较强的自适应能留，并且还能够借助双绞线连接网络；1756-PA75电源模板，在背板总线的支持下能够像系统内部各个板卡提供一定的电源。
制氯站PLC控制系统能够实现对于信息的收集、处理以及记录的工作，并且还能够对运行参数以及设别连锁控制，并且具有着自我诊断、自我保护、自动报警以及数字通讯的功能。借助于通讯光缆能够接入全厂水系统监控网络中，然后对制氯系统实施远程监控，借助于PLC控制系统能够使操作人员获得良好的监视界面以及操作界面，LCD中的系统实时流程状态图、对比分析曲线图、实时参数表以及历史曲线图等层面比较丰富。应用控制系统能够实现无人制氯，也就是在无人看守的状态下，借助于控制系统能够自动运行制氯装置，并且还能够保障一定的安全性。
图2 核电厂安全重要仪器系统结构图
仪表选型在进行安装的过程中要注意三个方面的内容，首先就是要做好对液体压力的测量工作，压力仪表的取压口应该要在管道下部进行装设，
这样能够避免倒压管积存气体，并且还应该要在倒压管靠近取压口的附近装设截止阀。其次就是在安装液位仪表的过程中要确保能够符合工艺设定的要求，同时还要重视选择过程接口的工作，承插焊所安装的仪表应该要在注意其材质的质量以及相关的属性是否与被测设备一致，在进行法兰安装仪表的过程中要注意法兰的尺寸、承压等级以及材质等信息。最后就是在进行选择流量仪表的过程中要能考虑到前后直管段的相关要求，要尽可能地原理流态分布的管段区域，同时还要考虑到是否方便后续检修工作的开展等等。
四、小结
该核电厂的制氯站应用PLC控制系统以来，具有着安全稳定的运行特点，并且工作人员的操作界面也变得良好起来，在进行工艺参数监测以及控制的过程中具有着比较良好的效果，由于所选择的仪表以及系统配置都能够符合相关的标准，所以使得循环水处理系统在长期的运行过程中能够安全稳定的运行，并且在进行后期维护以及安装调试的过程中，相关的工作也能够顺利的开展。
参考文献
[1]郑伟智，柏祥基，孙洪涛，刘静波.核电厂仪表与控制系统设计在英国GDA过程中的若干问题分析[J/OL].核动力工程：1-6[2019-08-23].
[2]相溢炯.基于压水堆仿真机的核电厂控制系统设计平台的开发与验证[J].建材与装饰，2017（09）：92-93.
[3]李岩，何坤，刘婧婧.核电厂制氯站PLC控制系统设计[J].自动化与仪器仪表，2016（08）：28-29.
论文作者:董俊俊,曾强
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年15期
论文发表时间:2019/10/25
标签：控制系统论文; 系统论文; 核电厂论文; 过程中论文; 电解槽论文; 仪表论文; 酸洗论文; 《建筑学研究前沿》2019年15期论文;