摘要：PLC 是可编程的控制器。是在继电器控制和计算机控制的基础上开发出来的，并逐渐发展成为以微处理器为核心,把自动化技术、计算机技术和通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。新型火电厂外围系统已经普遍使用PLC 作为控制核心，实现系统的自动化控制，节约了人力。凝结水精处理系统是直流锅炉机组的一个重要系统，二十五项反措中明确要求凝结水精处理系统禁止退出运行，因此，就要求凝结水精处理控制系统有很高的可靠性和安全性。在现在的火电厂中，凝结水精处理的控制逻辑已经非常成熟，但在维护过程中，还是发现一些问题，如保护误动率高、非停风险大、误操作可能性高等。这就对控制逻辑和硬件组态提出了更高的要求，需要不断的优化与提升。
关键词：PLC；火电厂；凝结水精处理
1.工艺流程简介
以某电厂 2 × 600 MW 机组为例，2 台机组共用1 套凝结水精处理控制系统，控制系统采用双机在线热备冗余可编程逻辑控制器( PLC) + 上位机的控制方式，对凝结水精处理设备和过程采用自动程序控制、远控和就地手动操作相结合的控制方式。系统网络采用以太网通信模式，通信协议采用 TCP/IP 协议，通信速率为 100 Mb /s。控制系统的监控界面和
PLC 的硬件及软件功能相对独立，当发生通信故障时，PLC 仍能独立工作，满足了对凝结水精处理系统实时控制的需要。
凝结水精处理系统采用中压凝结水处理装置，在高速混床前设有卧式前置过滤器。前置过滤器按照 2 × 50% 凝结水全流量设计，每台出力为 691 ～848 m3/ h; 高速混床按照 3 × 50% 凝结水全流量设计，凝结水最大流量为 1 638 m3/ h，高速混床的最大运行流量为 819 m3/ h。同时，设有 100% 凝结水流量的前置过滤器旁路和混床旁路，每道旁路允许通过 0 ～ 100% 的最大凝结水流量，在凝结水精处理装置故障、机组异常、凝结水超温和超压等异常情况下使用，以避免精处理系统设备和树脂被损坏和污染。凝结水精处理运行流程如图 1 所示。
图 1 凝结水精处理运行流程
2.控制系统基本构成
该控制系统由双机在线热备冗余 PLC 和操作员工作站组成。操作员工作站设有2台上位机，每台都能完成整个系统的监控工作。PLC 采用主、备冗余控制器和 5 个远程 I/O 站相结合的方式，机架上的 I/O 模块可以实现带电热插拔，不影响其他控制单元。输入模块负责采集数字量输入信号、4 ～20 m A 标准信号、热电阻和热电偶信号，输出模件用来满足系统对现场设备的控制需要。PLC 采集现场仪表提供的信号，控制生产过程，同时将现场数据传送至上位监控界面进行动态显示，并接收上位机的操作指令完成对设备的控制和联锁保护。凝结水精处理系统的被控对象 I/O 点个数统计。根据 I/O 点统计，可知系统实际配置点数分别为: 数字量输入( DI) ，498 个; 数字量输出( DO) ，265 个; 模拟量输入( AI) ，187 个; 模拟量输出( AO) ，24 个。
根据该电厂凝结水精处理控制系统的硬件要求，使用施耐德 Modicon Quantum 系列 PLC。电源和中央处理器( CPU) 采用双机热备冗余方式，提高了系统的可靠性和稳定性。Quantum 140 系列 PLC具有模块化、可扩充性、可兼容性和易于升级等特点，包含电源模块、机架、I/O 模块、通信模块和 CPU等。
3.软件设计
上位机监控画面设计上位机监控系统负责对凝结水精处理各系统的工况进行监视和控制，与 PLC 进行系统配置、调试并显示动态参数。上位机监控系统采用施耐德 Vi-jeo Citect 软件，具有冗余性、易用性、可扩展性和可靠性等特点。用户可根据精处理各系统的工艺流程图设计监控画面，同时设置充足的幅数以保证系统和控制对象的完整性，从而满足整个系统运行和控制的需要。各子系统的监控画面统一，界面友好，能灵活地进行切换和调用。通过上位监控软件，操作员可以方便地向各设备发出指令，控制现场设计备的运转。Vijeo Citect 监控系统设计步骤如下。
创建工程，定义集群并建立通信。首先建立 1 个凝结水精处理系统的新工程，建立集群 NJS_1，并设置与 PLC 的通信，建立快速通信向导，设置设备地址、通信协议和通信速率等。( 2) 建立凝结水精处理系统的变量标签。变量标签用来在输入、输出设备和服务器之间传输数据，根据上位监控画面的需要和 PLC 中的变量定义所需要的变量。( 3) 设计监控图形画面、精灵等。设计的监控画面有前置过滤器单元、混床单元、再生系统、加药系统、汽水取样系统、报警界面和趋势分析等，监控画面能对系统工况流程进行动态模拟，各控制设备，如阀门、风机、泵等，都可以进行开关操作，并用不同颜色显示它们的工作状态; 同时，监控画面还显示各种参数，如压力、差压、流量等。( 4) 最后制作报警界面、趋势页面和报表界面，使用 Cicode 编程与数据库通信。
下位机 PLC 的应用程序设计
下位机 PLC 系统采用施耐德 Unity Pro 编程软件。Unity Pro 提供多种编程语言: 功能块图( FBD) 、梯形图( LD) 、顺序功能图( SFC) 、指令表( IL) 及结构化文本( ST)。在本系统中使用的编程语言主要为 LD 和 FBD。具体实现步骤如下。
1) 建立项目，对插槽机架、各个模块以及模块参数进行配置，模块配置情况和参数基本变量。
2) 建立以太网通信网络并按电厂辅网组网规约进行配置(
3) PLC 梯形图编程。编写的各子程序之间相互独立，又相互连锁，这样既便于调试，又防止误操作。
4.PLC在火电厂凝结水精处理自动控制中的应用优势及原理
采用 PLC 技术进行凝结水精处理系统控制后，达到了以下几点效果：
选用 PLC（可编程逻辑控制器）作为控制系统，是因其以一种计算机技术为基础的工业控制装置，且可靠性高、适应性好、配置灵活、体积小、结构紧凑、安装维护和操作方便。相对传统控制节约了很多卡件、器件及大量电缆电线，也节省程控系统控制柜的空间。
采用了 PLC（可编程逻辑控制器）实现自动控制后，在确定水汽在线监测仪表投入率、可靠性及人工化验分析准确性的前提下，根据水质参数变化可及时改变调整系统运行方式，从而保证机组运行所需用水品质。其根本目的是，以防止机组水汽系统及热力设备发生结垢、积盐和腐蚀。当发现异常情况应及时取样化验分析，采取措施，及时调整，使汽水品质尽快恢复正常，保证机组安全经济运行。
结语
合理利用 PLC 控制系统，能够大大提高现代电厂的自动化水平，减少劳动力输出。凝结水精处理控制系统的优化成功，保证了凝结水精处理设备的可靠运行。目前电厂的 PLC 控制系统已经成熟、普遍，但还需要不断的探索研究，发现问题，优化问题，使工业自动化水平不断提高。
参考文献
[1]王龙. PLC在精处理控制系统中的应用与优化[J]. 价值工程,2015,34(30):97-98.
[2]李旭飞. 电厂凝结水精处理系统中PLC的应用[D].电子科技大学,2015.
论文作者:张庆丰
论文发表刊物:《电力设备》2017年第24期
论文发表时间:2017/12/21
标签：凝结水论文; 系统论文; 控制系统论文; 上位论文; 可编程论文; 通信论文; 机组论文; 《电力设备》2017年第24期论文;