摘要： 凝結水精處理系統是對水汽系統中的凝結水進(jìn)行除鹽和除濁處理，以保證凝結水水質(zhì)合格，防止水汽系統產(chǎn)生腐蝕、結鹽和結垢。在印度某電站的凝結水精處理系統中，采用羅克韋爾集成架構實(shí)現了該系統的自動(dòng)化控制。本文以此為例介紹羅克韋爾集成架構在電站凝結水控制系統中的應用。

    關(guān)鍵詞：凝結水精處理；程控系統；ControlLogix；FactoryTalk 

    Abstract: Condensate Polish Control system is the treatment process on water vapor system regarding demineralization and purification, which can make sure water quality compliance and prevent the system to produce water vapor corrosion, salt and scaling. Indian Condensate Polish Control System realized automatic control by applying integrated architecture of Rockwell Automation. This article describes this as an example of Rockwell integrated architecture in the power plant condensate water control system. 

    Key Words: Condensate Polish Control System; Control System; ControlLogix; FactoryTalk

    凝結水精處理在200ＭＷ以上發(fā)電機組是必須配備的一個(gè)水質(zhì)處理系統，是對整個(gè)電廠(chǎng)水汽系統中的凝結水進(jìn)行除鹽和除濁處理，以保證循環(huán)使用的凝結水水質(zhì)符合機組運行的要求，達到防止水汽系統產(chǎn)生腐蝕、結鹽和結垢的目的。印度某電站的凝結水精處理系統采用了羅克韋爾ControlLogix系列控制器并結合FactoryTalk系列人機界面,實(shí)現了工藝生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監控,并對主要參數進(jìn)行歷史記錄，使凝結水精處理系統能夠實(shí)現程序控制、HMI集中操作、生產(chǎn)輔助管理等功能,整套控制系統具有很高的自動(dòng)化水平。

    1 工藝流程

    本電站凝結水控制系統由3×50%深層高速混床組成。高速混床為二臺運行，一臺備用，當某一臺高速混床出水不合格或壓差過(guò)大時(shí)，將啟動(dòng)另一臺高速混床并進(jìn)行再循環(huán)運行直至出水合格后并入系統。此時(shí)，將失效的高速混床解列，并將失效樹(shù)脂輸送至再生系統進(jìn)行再生，然后將再生好的備用樹(shù)脂輸送至混床備用?；齑蚕到y設有旁路門(mén)，當凝結水入口溫度超過(guò)60℃或系統進(jìn)出口壓差大于0.35MPa時(shí)自動(dòng)打開(kāi)，并關(guān)閉凝結水系統進(jìn)出水母管總閥門(mén)。為了提高整個(gè)系統的控制水平，系統需要實(shí)時(shí)檢測介質(zhì)的流量、壓力、差壓及溫度等生產(chǎn)過(guò)程參數。為監視出水是否合格，同時(shí)需要實(shí)時(shí)檢測介質(zhì)的鈉離子、硅離子、PH及導電度等水質(zhì)參數。

    凝結水精處理主要工藝設備包括：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量單元，羅茨風(fēng)機單元，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

    根據系統分析及控制要求，凝結水精系統共需要數字量輸入控制點(diǎn)530個(gè)、數字量輸出控制點(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)。根據以上系統要求的輸入/輸出數量和系統特性，采用羅克韋爾公司ControlLogix系列產(chǎn)品，控制器部分選用雙機熱備ControlLogix 1756-L61單元，遠程共設6個(gè)分站，通過(guò)冗余ControlNet網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行通訊。HMI系統配置兩臺工作站作為人機界面，一臺操作員站和一臺工程師站。操作員站能對整個(gè)系統進(jìn)行監視與控制，工程師站對整個(gè)系統進(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，配置打印機用于輸出報警、報表及歷史曲線(xiàn)等生產(chǎn)管理文檔。為滿(mǎn)足對水質(zhì)的檢測，系統選用了流量變送器、液位開(kāi)關(guān)、液位計、電導率、硅及鈉離子檢測儀等，從而提高系統的整體監控水平。系統架構如圖1所示。

                 
                                  圖1系統架構圖

    3 控制系統功能

    根據工藝要求，系統完成數據采集、高速混床的自動(dòng)化投運、再生及變頻機構控制等各種功能，現重點(diǎn)介紹其中幾個(gè)重要功能。

    （1） 基于ControlNet高速現場(chǎng)總線(xiàn)，可編程控制器系統的高性能快速I(mǎi)/O驅動(dòng)直接與外圍設備進(jìn)行通訊，對凝結水處理系統中的重要數據進(jìn)行實(shí)時(shí)采集（如，流量、PH值、電導率、鈉離子、硅離子等），并匯總在HMI畫(huà)面上，以數字、曲線(xiàn)的形式顯示，實(shí)現對整個(gè)系統運行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監控。

    （2） 高速混床是凝結水處理系統過(guò)程中的核心設備，除鹽水經(jīng)過(guò)高速混床的交換樹(shù)脂進(jìn)行陰、陽(yáng)離子轉換，從而除去水中的各種無(wú)機鹽類(lèi)。高速混床投運分為混床補水、混床升壓、混床再循環(huán)及混床投運等步驟，按照預設的時(shí)間順序執行，高速混床在執行這些工藝步驟過(guò)程當中，當出口鈉離子、硅離子、PH及電導率任何一個(gè)參數超標，則表明交換樹(shù)脂已經(jīng)失效，需要樹(shù)脂再生。這是一個(gè)典型的按照時(shí)間順序執行的工藝步驟，前一步執行時(shí)間到達預設時(shí)間或者根據其他的檢測環(huán)節作為進(jìn)入下一步的條件，一步接一步執行所有的工藝步驟。我們采用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)工藝步驟詳細的設備開(kāi)啟與關(guān)閉指令、開(kāi)發(fā)工藝步驟之間的相互跳轉邏輯、開(kāi)發(fā)不同的對工藝步驟的操作方法的邏輯。高速混床投運過(guò)程的邏輯圖如圖2所示。

              
                           圖2高速混床投運過(guò)程的邏輯圖

    調試過(guò)程中，我們采用FactoryTalk組件中RSlogix Emulate 5000進(jìn)行模擬調試。

    （3) HMI我們采用FactoryTalk組件中RSView SE進(jìn)行畫(huà)面組態(tài)，RSView SE完整強大的SCADA功能，除具有數據顯示和畫(huà)面監控功能外，開(kāi)發(fā)的帶統計和分析功能的聲光報警模塊，可輔助運行操作人員對工況和故障狀態(tài)做出準確快速判斷，及時(shí)采取相應措施，以報表的形式對所有重要參數進(jìn)行報表自動(dòng)打印，正確反映生產(chǎn)過(guò)程中各個(gè)工藝參數及設備運行狀況。用戶(hù)可以對必要的工藝參數進(jìn)行設定，包括工藝步驟的執行時(shí)間、高低液位報警及閥門(mén)的開(kāi)度等。軟件提供了用戶(hù)管理功能，該功能提供對用戶(hù)及用戶(hù)組的組態(tài)與授權工作，使對系統的登陸和訪(fǎng)問(wèn)權限進(jìn)行了有效的監控，實(shí)現了控制系統的安全管理。下圖為凝結水精處理系統的主工藝圖:
           
                  

    4 系統運行

    羅克韋爾的ControlLogix系列可編程邏輯控制器及相應HMI軟件在此項目上的成功應用，為工藝操作和生產(chǎn)監督提供了極大方便，減輕了操作人員的工作強度，提高了企業(yè)的管理效率和綜合水平，大大提高了生產(chǎn)現場(chǎng)自動(dòng)化控制水平，為企業(yè)創(chuàng )造了巨大的經(jīng)濟效益。

    摘自《自動(dòng)化博覽》2011年第三期