我公司#1-#6机组循环水补水加药系统分为加硫酸, 加稳定剂, 加氯三个部分组成。其中, #1-#4机组循环水补水加硫酸系统和加稳定剂系统分别设有两套加硫酸装置, 分别给两个循环水补水压力混合井进行加药。#5-#6机组加硫酸和加稳定剂装置设有一套加硫酸和一套加稳定剂装置, 对#3和#4循环水压力混合井进行加药控制。
#1-#6机组循环水加硫酸系统采用连续加药, 自动变频控制的运行方式, 加药量的控制由压力混合井出口的PH值信号进行自动调节控制。#1-#6机组加稳定剂装置采用连续加药自动控制。加药量由压力混合器入口循环水补水管道流量信号进行手动设定自动控制。其中循环水补水管道入口流量信号由超声波流量计测得, FV2018型超声波流量计可输出电流信号, 频率信号及RS232标准串行口数据;开关量的输出包括一路OCT (集电极开路) 和一路继电器输出;并且上述所有的输出均可选择为受控于串行口命令, 以方便实现计算机联网使用。另外, 它还备有两路4-20mA信号, 实现明渠测量和热量测量。
循环水加氯系统由于主设备换型现已进行了改造, 且运行状况良好。
我公司循环水补水加硫酸和加稳定剂控制系统已连续运行10年左右, 采用较落后的盘装组合仪表进行控制, 且循环水补水加药控制无法实现远程监控。随着工业自动化控制技术的发展, 尤其是可编程控制器PLC技术和网络通讯技术的广泛应用, 该控制方式已明显落后。同时, 由于原系统设计之初未对现场工作环境对表计的影响进行充分考虑, 变频器及组合仪表损坏频繁, 备件消耗量较大。为了系统能稳定运行, 维护方便, 以及实现系统的远程监控, 我们对原系统进行升级改造。
本次改造方案, 采用价格较低且稳定性和通用性较好的PLC控制器代替原系统盘装组合仪表进行控制, 并实现联网集中监控功能。
具体改造内容如下。
(1) 将原盘装组合仪表控制改为PLC控制。 (2) 将控制柜内接触器、变频器更换为最新主流产品, 且与已有设备通用。 (3) 将原系统比值设定器、复合调节器控制改为就地触摸屏及远程上位机设定。触摸屏同时实现就地自动监控。 (4) 每套加药系统具备以太网接口, 通过现场交换机接入原水处理联网监控系统, 并在水处理控制室服务器上利用现有软件实现循环水加药系统的集中监控。 (5) 保留现场手动控制功能, 实现就地自动、远程自动、手动三种运行方式。 (6) 在考虑机柜密封的同时对机柜的温度进行控制, 防止由于温度太高造成设备老化, 稳定性降低。
由于系统的特殊性, 我们对#1-#6机组的改造设置有6套独立的控制柜, 将现场测量控制装置就进接入控制柜内, 并将各个机柜通过原先水系统环网改造时的预留接口接入环网, 实现相互之间的数据交换和水处理控制室的集中监控。系统改造后, 水系统环网TOP图如图1所示。
每套独立的控制柜内共设有一套触摸屏控制器、三台西门子MMX420变频器 (每台泵一台变频器) 、一套PLC控制装置和相关的切换开关按钮指示灯等。由于控制系统的输入输出点数较少, 我们选用了价格相对便宜且通用性和稳定性较高的西门子S7-200系列PLC控制装置, 其中, 设有PLC控制器6ES7 216-2BD23-0XB0一套, 输入输出模块6ES7 232-0HD22-OXA0和6ES72 3 5-O K D 2 2-O X A 0各一块, 以太网模块6ES7 243-1EX00-0XE0一块。
系统改造后, 具备在水处理集控中心集中监控、就地自动控制、就地手动控制三种控制方式, 三种控制方式可根据需要自由切换, 满足生产、检修等多种工作状态。
(1) 转换开关打到“远程”位置时, 在水处理集控中心上位机进行集中监控操作, 可操作泵的启停、参数给定等功能。同时, 控制逻辑遵循原系统控制工艺, 泵、加药罐液位、介质特性参数等之间的逻辑关系, 都写入PLC控制器, 自动执行。
(2) 转换开关打到“就地”位置时, 在就地控制箱上进行操作。只需对按钮进行操作既可实现各台泵的启停控制。泵的启停、切换, 及泵、加药罐液位、介质特性参数等之间的逻辑关系, 遵循原系统控制工艺, 并写入PLC控制器, 自动控制。
(3) 不论就地/远程切换开关选在什么位置, 在就地触摸屏上均可实现泵的启停控制, 不受逻辑互锁关系限制, 控制原理图如下 (图2) :
(4) 三种控制方式可适用于正常生产、上位机故障、PLC故障、就地检修等多种工作状态, 而且每种方式之间互不干扰, 系统同一时刻只能选择一种控制方式, 确保系统操作的高效安全。
(5) 改造后加药系统, 可接入水系统环网, 在水处理监控中心服务器上位机通过IFIX监控软件, 开发加药系统组态界面, 实现在监控中心的集中监测控制。
不论在加硫酸还是加稳定剂系统中, 均设有三台泵, 正常运行时两台泵运行, 一台泵备用, 但当有一台机组停运时, 如仍按两用一备, 则加药量则会太多, 相反, 当两台机组运行时, 如只启动一台泵, 加药量则会太少。另外, 由于控制装置离控制室较远, 一旦实现了自启停控制, 如不能准确把握现场实际情况, 后果将十分严重, 综合考虑各种情况后, 我们选择了加药泵手动启停, 自动控制的方式。
循环水加硫酸和加稳定剂控制系统中, 由于控制对象的迟延和惯性都较大, 尤其是加稳定剂系统, 当工况发生变化时, 仅仅依靠自动控制系统无法将系统稳定下来, 所以我们在控制画面上留有比例系数修改窗口, 用于工况变化时参数的及时修改。
#5-#6机组循环水加药控制系统设有两面机柜, 由于电缆较长, 已超出了网线的通讯范围, 我们在实际施工中及时的对方案进行了修改, 将网线更换为光缆加长了信号的传输距离。
循环水加硫酸系统和加稳定剂系统均需采集循环水补水量信号, 如均接入机柜则增加了输入输出通道的使用量, 为了更有效地使用, 我们将就地信号就进就入各控制柜, 而且重复信号只接一次, 当系统需要是则通过环网进行信号交换。
循环水加药控制系统改造后, 控制设备运行稳定可靠, 维护成本较低, 同时, 通过水系统环网, 运行人员可以方便地实现现场设备的操作监控, 劳动强度大大降低, 经济效益和社会效益明显, 但由于被控系统的特殊性, 有如下几点需注意。
(1) 由于控制室和现场设备的距离较远, 当发现系统运行状态异常时, 应及时检查现场设备, 避免不安全事件的发生。 (2) 当对PLC进行程序下装时, PLC会自动切为停运状态, 由于控制室和现场设备距离较远, 不便于现场情况得准确把握, 所以应避免远程对PLC程序进行下载操作。 (3) 由于变频器的停止命令采用常闭点, 避免在泵的运行期间对远程/就地切换开关进行操作。
摘要：我公司循环水补水加药控制系统采用较落后的盘装组合仪表进行控制, 且无法实现远程监控。随着工业自动化控制技术的发展, 尤其是可编程控制器PLC技术和网络通讯技术的广泛应用, 该控制方式已明显落后。同时, 由于原系统设计之初未对现场工作环境对表计的影响进行充分考虑, 变频器及组合仪表损坏频繁, 备件消耗量较大。为了系统能稳定运行, 维护方便, 以及实现系统的远程监控, 我们对原系统进行升级改造。由于我们选用了目前工业上使用较多的S7-200 PLC和较经济稳定的西门子MMX420变频器, 改造成本较低, 设备运行可靠, 具有推广意义。
关键词：盘装组合仪表,S7-200 PLC,变频器,远程监控,重复信号
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