化學(xué)水處理站的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

1 程控系統(tǒng)概述
石家莊熱電廠八期技改工程化學(xué)水處理程控系統(tǒng)按照化學(xué)水處理的工藝要求順序控制各交換器的閥門開關(guān)及泵和風(fēng)機(jī)的啟停，其根據(jù)工藝要求、運(yùn)行要求和控制邏輯，編制控制程序，送入控制核心ＰＬＣ可編程控制器，以完成各種信號的輸入、輸出、邏輯運(yùn)算，設(shè)備的啟停、運(yùn)行順序的形成和自動投運(yùn)等功能。
受到程控的設(shè)備包括：5臺高效過濾器、5臺陽離子交換器、5臺陰離子交換器、4臺混合離子交換器、6臺酸堿計(jì)量箱、4臺中間水泵、4臺除碳風(fēng)機(jī)、3臺除鹽水泵及相應(yīng)的氣動閥門。
程控系統(tǒng)采用上位工作站+ＰＬＣ編程控制器的控制顯示方式。所有系統(tǒng)流程圖和儀表信號均在上位工作站的ＣＲＴ上顯示，控制操作也在上位工作站的鍵盤或鼠標(biāo)上進(jìn)行，模擬信號全部輸入ＰＬＣ可編程控制器。
2　控制系統(tǒng)的構(gòu)成
控制系統(tǒng)主要由上位機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng)、下位機(jī)水處理控制系統(tǒng)和儀表、閥門、風(fēng)機(jī)、泵程控柜等組成。
2.1　下位機(jī)水處理控制系統(tǒng)
下位機(jī)可編程控制器選用美國通用電氣公司（ＧＥ）的90系列ＰＬＣ產(chǎn)品，該產(chǎn)品是具有高速強(qiáng)功能的ＣＰＵ、開放式的總線結(jié)構(gòu)、靈活開放的通訊方式配之以Ｇｅｎｉｕｓ智能分布式Ｉ/Ｏ系統(tǒng)、現(xiàn)場控制（ＦＩＥＬＤＣＯＮＴＲＯＬ）遠(yuǎn)程Ｉ/Ｏ系統(tǒng)，并基于多種硬件和軟件平臺的工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)為：
ａ.采用ＰＬＣ雙機(jī)熱備，通過2臺ＣＰＵ360和ＨＢＲ30熱備冗余系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。ＨＢＲ30系統(tǒng)的冗余部分由2套ＰＬＣ90-30ＣＰＵ控制器組成，主控制器通過Ｇｅｎｉｕｓ網(wǎng)絡(luò)總線與其備用控制器和Ｉ/Ｏ系統(tǒng)的通訊實(shí)現(xiàn)其熱備冗余功能，一旦主ＰＬＣ控制器或通訊出現(xiàn)故障，所有控制功能將平穩(wěn)地切換至備用控制器以確保工藝裝置的正常運(yùn)行。系統(tǒng)同時(shí)具有參數(shù)同步化，Ｉ/Ｏ總線冗余和系統(tǒng)診斷等功能。
ｂ.對于分布式Ｉ/Ｏ和控制，增加了真正的模塊化系統(tǒng)。現(xiàn)場控制網(wǎng)絡(luò)上的每一個(gè)站都可作為獨(dú)立的控制器，允許邏輯功能實(shí)際分開，從而加快處理時(shí)間。現(xiàn)場控制就地提供邏輯處理，使整個(gè)系統(tǒng)的速度和性能明顯提高，ＬＯＧＩＣＭＡＳＴＥＲ9030編程軟件可給每一個(gè)現(xiàn)場控制站編程。一個(gè)現(xiàn)場控制站由一個(gè)總線接口單元（ＢＩＵ）、一個(gè)可選的現(xiàn)場邏輯處理器以及最多8個(gè)現(xiàn)場Ｉ/Ｏ模塊構(gòu)成。
　　ｃ.ＡＩ模塊ＩＣ670ＡＬＧ240能接受16路恒流源4～20ｍＡ的電流信號，也就是說既可直接接受4～20ｍＡ信號，也能接受兩線制帶24ＶＤＣ的4～20ｍＡ信號，而不需通過配電器轉(zhuǎn)接。其它控制系統(tǒng)（如ＷＤＰＦ、ＭＯＤＩＣＯＮ）則需2塊不同的ＡＩ板，并設(shè)置配電器。
ｄ.風(fēng)機(jī)、泵、氣動閥門狀態(tài)信號不參與ＰＬＣ邏輯控制，而只作為狀態(tài)并通過通訊網(wǎng)絡(luò)在ＣＲＴ上顯示。所有的模擬量包括液位、流量、壓力、溫度、化學(xué)儀表只在上位機(jī)上顯示和報(bào)警，不參與化學(xué)水處理的程序控制和聯(lián)鎖。這種設(shè)計(jì)避免了閥門狀態(tài)反饋信號、液位、化學(xué)儀表等的頻繁故障中斷程序運(yùn)行，導(dǎo)致最終程控系統(tǒng)無法運(yùn)行。
2.2　上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)
采用2臺ＣＯＮＴＥＣ-88Ｖ工業(yè)控制機(jī)，ＣＰＵ為Ｐｅｎｔｉｕｍ，主頻為233ＭＨｚ，內(nèi)存為64Ｍ，硬盤為2.1Ｇ，軟件平臺為Ｗｉｎｄｏｗｓ95，上位工作站軟件是美國Ｗｏｎｄｅｒｗａｒｅ公司開發(fā)的Ｉｎｔｏｕｃｈ5.0。一臺上位機(jī)設(shè)置為主上位工作站，能監(jiān)視和控制；另一臺設(shè)置為備用上位工作站，只能監(jiān)視，不能操作。
2.2.1　數(shù)據(jù)處理及顯示
對水處理車間內(nèi)的各種重要數(shù)據(jù)，如流量、壓力、ｐＨ值、鈉離子濃度、導(dǎo)電度、酸堿度、液位等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，并以表格、曲線、棒形圖、模擬圖等形式分頁顯示，并且自動越限報(bào)警，報(bào)警隨機(jī)打印。用鼠標(biāo)或鍵盤可完成化學(xué)水處理站內(nèi)的所有操作，包括每一個(gè)設(shè)備的啟停，對重要參數(shù)如鈉離子濃度上限、導(dǎo)電度上限等的在線修改。
2.2.2　上、下位機(jī)的數(shù)據(jù)通訊
采用上位機(jī)ＲＳ232口與下位機(jī)的ＣＰＵ插口相連，實(shí)現(xiàn)編程軟件與ＰＬＣ的數(shù)據(jù)通訊。專用通訊模塊ＢＥＭ331與上位機(jī)ＰＣＩＭ卡相連至Ｇｅｎｉｕｓ通訊網(wǎng)絡(luò)，通過雙向ＤＤＥ動態(tài)數(shù)據(jù)交換，來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，從而保證了實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)處理。
3　控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能
3.1　控制系統(tǒng)的操作功能
石家莊熱電廠化學(xué)水處理程控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能有：可在任意一臺上位工作站上對系統(tǒng)進(jìn)行自動、成組、手動操作等3種工作方式的選擇；可對所要進(jìn)行再生或運(yùn)行的交換器進(jìn)行選擇操作；可在自動運(yùn)行或再生過程中實(shí)現(xiàn)程序的啟動、停止、步延、步進(jìn)操作；可由任意畫面方便地切換到另一幅畫面；可在分畫面中選擇模擬量趨勢圖的顯示操作；可在屏幕上對顯示的控制設(shè)備進(jìn)行一對一操作；報(bào)表和報(bào)警打印功能。
3.2　控制系統(tǒng)的顯示功能
主要有：系統(tǒng)流程圖總畫面和分畫面顯示；工藝參數(shù)值模擬量顯示；風(fēng)機(jī)、泵、閥門等開關(guān)狀態(tài)的數(shù)字量顯示；數(shù)字量和模擬量的報(bào)警信息顯示；步序及計(jì)時(shí)時(shí)間顯示；模擬量趨勢圖顯示。
4　監(jiān)控系統(tǒng)存在的問題和需完善的地方
ａ.未考慮與廠管理信息系統(tǒng)（ＭＩＳ）聯(lián)網(wǎng)，即系統(tǒng)未留有與ＭＩＳ網(wǎng)通訊的軟硬件。
ｂ.風(fēng)機(jī)、泵等動力設(shè)備跳閘時(shí)沒有聲光報(bào)警，只將其做到了ＣＲＴ的報(bào)警畫面里，不利于設(shè)備故障時(shí)及時(shí)提醒運(yùn)行人員。
ｃ.由于化學(xué)儀表、液位顯示、氣動閥門的狀態(tài)反饋信號不可靠或不準(zhǔn)確，不能實(shí)現(xiàn)真正的自動程序控制，需要人為干預(yù)。
ｄ.系統(tǒng)打印報(bào)表時(shí)有時(shí)要退到Ｗｏｒｄ和Ｅｘｃｅｌ環(huán)境中進(jìn)行，不利于上位機(jī)的安全。
ｅ.程控系統(tǒng)Ｉ/Ｏ點(diǎn)數(shù)：開關(guān)量輸入為616點(diǎn)，開關(guān)量輸出為416點(diǎn)，模擬量輸入為128點(diǎn)，模擬量輸出為4點(diǎn)（未用），合計(jì)Ｉ/Ｏ點(diǎn)為1160。上位機(jī)與下位機(jī)通訊速率為153.6ｋｂｉｔｓ/ｓ，通訊速率略慢。
5　結(jié)束語
本系統(tǒng)可在計(jì)算機(jī)畫面上完整地監(jiān)視整個(gè)化學(xué)水處理站的生產(chǎn)情況，每一個(gè)操作都跟隨著工藝流程，運(yùn)行人員很容易掌握，由于控制部分上位機(jī)采用雙機(jī)備用工控機(jī)，下位機(jī)采用雙機(jī)熱備的可編程控制器和可靠的Ｇｅｎｉｕｓ網(wǎng)絡(luò)通訊總線，所以系統(tǒng)可靠性很高，可擴(kuò)展性很強(qiáng)，運(yùn)行至今從未有死機(jī)現(xiàn)象發(fā)生，有很大的優(yōu)越性。