基于Quantum PLC的化学水处理系统设计

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1、基于QuantumPLC的化学水处理系统设计摘要：介绍了QuantumPLC在某电厂化学水处理系统的设计应用。分析了化学水处理工艺，详细介绍了系统的设计思路、系统的硬件组成、整体的控制方案、以及部分的软件控制流程。关键词：控制系统；化学水处理；PLC；循环控制　　0引言　　该工程为某电厂三期2X1000MW化学水处理控制系统应用，原有一期，二期的水处理系统已经不能满足现有机组的要求。新的控制系统采用QuantumPLC加IFIX上位机的控制方式，采用全膜法水处理工艺可以满足扩建的要求。在化学水控制室可以实现对超滤、反渗透、EDI设备、酸碱设备的控

2、制以及监控报警，报表的打印。　　1系统组成及功能　　系统组成　　该系统由星型网络组成，由QuantumPLC、一台HMI操作员站和一台HMI工程师站以及工业交换机组成[1]。该系统便于组态和以后扩展。系统选用67160一款热备CPU，带专用以太网光纤链路。该处理器具有强大的运算能力，大容量的内存，可以外接扩展卡，具有以太网、光纤、USB、Modbus，ModbusPlus等多种接口。可以实现在线不间断调试和离线仿真模拟调试功能，模板可以在线热插拔，便于系统的升级维护。PLC控制系统配置如图1。　　PLC系统配置：　　CPU选用140-CPU-67

3、1-60，266MHz的32位CPU，带有以太网、光纤、USB、Modbus等多种通信接口，功能强大。　　由于现厂设别比较多，单一主站不能满足需求，采用CRP模块通过ModbusPlus总线扩展机架，系统由一个主站和五个子站组成。主站采用用CRP140-CRP-93X-00模块，RIO头用于在CPU与安装在单独背板上的RIO子站模块之间的双向通讯。子站采用140-CRA-93X-00模块。　　数字量输入采用140-DDI-353-00，设备可以接受32路24Vdc输入，并可以接受源极输出设备。　　数字量输出采用140-DDI-353-00，此模块

4、切换24Vdc功率负载，可用于漏极器件　　模拟量输入采用140-ACI-040-00，16通道模拟量输入模块，可接受混合电流输入，16歌单端通道或者16个差分通道输入。本系统中用来接压力、压差、流量、液位PH值等模拟量信号。　　模拟量输出采用140-ACO-130-00，8通道模拟量输出模块，用来监控4-20mA、0-20mA、和0-25mA回路中的电流。本系统中用来控制高压泵，变频泵的频率输出等模拟量信号。　　编程软件采用的是UnityproXL，采用梯形图编程，通过以太网和PLC通信进行在线组态，在Unitypro上可以进行系统的机架配置，主

5、站，子站的模板都可以在软件设置。组态软件采用采用MBE与PLC进行通讯。　　系统功能　　上位机组态软件采用结合PLC控制系统，实现以下功能：　　上位机画面显示系统运行的状态，所有阀门，泵的工作状态；每个水箱的液位高度；主要管路的压力信号、流量信号、水的PH值、电导率等信号，以及操作员的操作记录，历史曲线，事故记录等。　　对制水过程的操作方式的切换，自动、手动、点操、步进、步延。对制水时间，泵的转速等可以根据实际情况修改。　　对泵、阀门、水箱液位等进行复杂的连锁控制，对设备进行有效的保护。　　对设定参数超限，设备故障，程序非正常停运等故障进行报警，

6、保证生产过程的安全。　　2控制系统的整体方案　　设计思路　　根据现场情况和调试人员进行沟通交流，深入了解水处理的工艺控制程序流程。　　为确保系统稳定运行，系统采用QuantumPLC可编程程序控制，系统的工作状态由上位机软件IFIX监控。系统的控制按照全自动控制进行设计，设有手动、自动运行的切换开关，必要时可以手动操作。　　PLC采用双CPU热备系统，防止一个CPU故障，影响整个系统的正常工作，并实现设备流程之间的连锁和互锁。　　化学水系统的工艺流程　　要实现PLC自动控制，必须对化学水制备系统组成及逻辑关系了解。全膜法水处理包括超滤系统，加药系

7、统，一级反渗透系统，二级反渗透系统，电除盐系统等组成[3]。　　地下水经过沉淀、过滤[2]等预处理后进入生水箱，生水箱的水经过生水泵进入全膜法处理流程：生水箱、生水泵、超滤保安过滤器、超滤装置、清水箱、清水泵、一级保安过滤器、一级高压泵、一级反渗透、一级淡水箱、二级反渗透给水泵、二级反渗透、二级淡水箱、EDI保安过滤器、EDI给水泵、EDI装置组成。流程图如图2所示：　　控制系统方案　　整个控制系统分为四个部分：超滤系统，一级反渗透系统，二级反渗透系统，EDI系统[4]。　　超滤系统：包括产水，水汽擦洗，MW清洗，系统备用。从生水箱来的水通过超滤

8、装置进行产水，产水达到30分钟自动进入水汽擦洗阶段，擦洗完毕继续产水，如此循环14次，第15次进行MW清洗，清洗完成继续产水，进行水汽擦