PLC在水处理系统中的应用
PLC在化学水处理系统中的应用(1)摘要:介绍了PLC在电厂化学水处理中的控制方法。
化学水处理的主要方法是离子交换。也就是说用离子交换树脂来吸附溶解在水中的离子。根据运行要求，PLC需要控制两个系统的阳床、阴床和混床的运行、停运和再生。两个系列的操作和再生可以通过点击选择键或自动进行。点动时，按照编制好的程序操作，用点动按钮转动。所有程序执行完毕后，设备会自动归零。
锅炉补给水程序控制系统的程序设计，可以根据三菱FX-2系列PLC的编程指令，将常规的继电器控制系统改造成PLC的梯形图程序。
关键词:PLC控制程序
序
电厂化学水处理包括锅炉补给水处理、凝结水处理和废水处理。其目的是防止热力设备结垢、腐蚀、积盐，保证可靠生产，并尽量节约用水，控制环境污染。化学水处理的工艺过程非常复杂。过去，继电器用于程序控制。由于安装接线复杂，程序修改困难，维护量大，设备老化，其可靠性差，运转率低。
为了改善继电器控制的缺点，将PLC应用于程序控制可以有效解决上述问题。
PLC可靠性高，编程方便，使用简单，环境要求低，与其他设备的配置和连接方便。鉴于以上优点，PLC可用于化学水处理系统，解决继电器控制存在的问题。
化学水处理的主要方法是离子交换，即利用离子交换树脂吸附水中溶解盐类的离子。运行一定时间后，离子交换树脂会失效，需要停止运行对树脂进行再生和还原，使树脂可以重复使用。为此，需要两套设备轮流运行和切换。PLC装置的应用辅以一些外部设备，可以方便地控制两套设备的运行和切换。正床、负床和混床两个系列的运行、停车和再生为#1系列运行、2#系列再生和2#系列运行和1#系列再生。这两个系列的操作和再生可以通过选择键进行缓慢或自动操作。点动时，按编制好的程序操作，用点动按钮转动步数；自动时，装置会根据操作人员发出的启动指令，从预设时间开始自动转向。所有程序执行完毕后，设备会自动归零。
1，PLC简介
可编程控制器是一种用于数字操作的电子系统，是专为工业环境应用而设计的。它使用一种可编程存储器来存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算以及其他面向用户的指令，并通过数字或模拟输入和输出来控制各种类型的机器或生产过程。可编程控制器及其相关外部设备是根据易于集成工业控制系统和扩展其功能的原则设计的。它具有以下特点:
(1)高可靠性
可以说，迄今为止没有任何一台工控设备能达到可编程控制器的可靠性，可编程控制器的可靠性随着器件水平的提高而不断提高。比如三菱F1，F2系列的平均无故障时间可以达到30万小时，一个系列的可靠性比它高几个数量级，特别是最近开发的多机冗余系统和表决系统，进一步增加了可靠性。事实上，如果一个控制装置可以连续运行20多年而不出问题，那么它可以被认为是在当前技术快速变化的世界中永远不会出故障的装置。三菱公司已经宣布，其可编程控制器今后将不再标有可靠性指标，因为该指标对可编程控制器毫无意义。可以说，可编程控制器在使用过程中出现的故障，大部分是由可编程控制器外部的开关、传感器、执行机构引起的，而不是可编程控制器本身引起的。
可编程控制器是如何实现如此高的可靠性的？你可以先看看失败的原因，以及这些问题的解决方法。
任何电子设备故障的原因都可以分为两类:外部的和内部的。外因主要是电磁干扰、辐射干扰和输入输出线、电源线引入的干扰。环境温度、灰尘和有害气体的影响；振动和冲击造成设备损坏和断开，
内部原因主要是器件失效老化，存储信息丢失错误，程序分支错误，条件判别错误，操作进入死循环。
鉴于以上原因，我们可以从软件和硬件两方面来解决可靠性问题。
硬件方面，首先是选用优质器件，然后是设计合理的系统结构，加强和简化安装，使其易于抗冲击，对印刷电路板的设计、加工和焊接工艺都提出了严格的要求。在此基础上，可编程控制器还采用了以下独特的方式:
所有输入输出电路均采用光电隔离，有利于抗电气干扰和方便接地。
PLC在化学水处理系统中的应用(2)① I/O端子不仅有常规模拟信号滤波，还有数字信号滤波。
②内部采用电磁屏蔽，防止辐射干扰。
(3)采用先进的电源电路，防止电源电路串联的干扰。有人做过实验。在三菱F1系列可编程控制器上，从电源回路接入峰峰值为4000V的脉冲串干扰或电源瞬间停止30ms，不会对可编程控制器产生任何影响。
(4)采用合理的电路程序，一旦某个模块出现故障，在线插拔调试时不会影响整机的正常运行。
在软件方面，采取了以下措施:
①设置了报警时钟WDT，可编程控制器在运行时会定时刷新WDT。如果程序出现死循环，可以立即跳出重启并报警。
(2)为了避免因程序错误造成的误操作，每次扫描程序时都会进行检查验证，一旦程序出错，会立即报警并停止运行。
(3)程序和动态数据由电池备份。断电后，操作停止，但相关状态和信息不会丢失。
④随时检查CPU等内部电路，如有错误立即报警。程序还设置为检查和报告用户程序电路的错误，错误的程序或参数不能运行。
采取上述措施后，可编程控制器的可靠性大大提高。其实从用户的角度来说，选择可编程控制器的首要依据就是可靠性。以下是1982美国PLC用户调查结果。
(2)编程方便，易于使用。
可编程控制器采用梯形图，非常接近实际电路接线图。这种图形化编程方法简单易懂，易于编辑，即使是普通工人也能在短时间内学会使用。有人说过，将来自动化工厂的电气工人会在左腿上别一把螺丝刀，在右腰上别一个编程器。
为了进一步简化编程，编程工作侧重于设计思想本身而不是如何实现。今天的可编程控制器还针对具体问题设计指令系统，如顺序控制指令、流程图指令等，这对加快系统开发非常重要。
从硬件方面来说，使用可编程控制器进行接线和组态非常方便。不用制作很多接口电路，在实验室编程，模拟调试后，就可以非常快速的在现场安装调试成功。
(3)环境要求低
可编程控制器适用于恶劣的工业环境。
(4)与其他设备连接方便。
可编程控制器的接口原理是尽量减少外部接线和电平转换。
对于开关量，输入可以是无源触电开关或集电极开路晶体管输出；输出有继电器、晶闸管、晶体管等不同形式，可以直接接各种类型的接触器、电磁阀等。
对于模拟信号，只要模拟信号电平在一定范围内(通常为+-10V或+-20mA)，转换特性可根据需要自由设定，无需额外的电平转换。另外还有热电偶直接输入的A/D转换器，甚至放大器和冷端补偿都是多余的。
对于各种显示器来说，音频输出以最方便的形式提供了借口，大量问题在可编程控制器内部解决。
数据通信只需要同轴电缆和普通的RS232、TS422接口，用户不需要考虑波特率、通信规定等具体设置。
2.工艺流程
化学水处理的主要方法是离子交换，即利用离子交换树脂吸附水中溶解盐类的离子。某一次操作后，离子交换树脂会失效，需要停止操作再生(还原)离子交换树脂，使树脂可以重复使用(阳离子交换树脂有效时用酸再生，阴离子交换树脂无效时用碱再生)。为保证不间断供水，电厂化学水处理车间设置多组离子交换器，轮流再生。
锅炉补给水系统示意图如图2.1所示。该系统由阳离子床(阳离子交换器)、除碳器、中间水箱、阴离子床(阴离子交换器)、混床(混合离子交换器)、除盐水箱等两大系列20余台设备组成。程控系统控制工艺流程中的各阀门、水泵、风机，根据运行时间选择#1系列或#2系列运行，并在工艺模拟图上显示工艺流程的实际流向。
3.程序控制装置的控制范围和操作方式
根据运行要求，程控装置需要控制正床、负床和混床两个系列的运行、停车和再生，其运行方式分为1#系列运行、2#系列再生、2#系列运行和1#系列再生。这两个系列的操作和再生可以通过选择键进行缓慢或自动操作。点动时，按编制好的程序操作，用点动按钮转动步数；在自动模式下，根据操作人员发出的启动指令，步长会从预设时间自动改变，所有程序执行完毕后设备会自动归零。
4.程序设计
锅炉补给水程控系统的程序设计，可以根据FX-2 PLC的编程指令，将常规的继电器系统转换成PLC的梯形图程序。控制系统包括#1系列阳床和阴床调试和停运程序控制、#2系列阳床和阴床调试和停运程序控制、#1系列阳床和阴床再生程序控制、混床调试、停运程序控制和混床再生程序控制。本文以#1系列正床运行控制程序设计为例进行说明。#1系列正床调试程序流程图如图4.1所示，其对应的梯形图程序如图4.2所示。
梯形图描述:
M105: # 1系列调试符号
Y1:打开#1阳床进水阀。
M8100—M8103:移位寄存器的步骤
Y2:打开#1杨床顶部排气阀。
Y3:启动#1清水泵。
Y4:启动#2淡水泵
Y5:打开#1杨床前门。
Y6:开启#1阳床出口门。
Y7:开启#1CO2风机。
Y10:移位寄存器输入
Y11:时钟控制端子
X10:重置终端
X11:投入运行按钮。
X12: # 1清水泵操作按钮
X13: # 2启动清水泵按钮
M101: # 1清水泵调试标志
M102: # 2淡水泵投运标志
#1系列阳极床的步进控制由移位寄存器SFTR控制。移位寄存器的计数输入端为Y10，时钟控制端为Y11，复位端为X10。#1系列正床的操作有三步，分别由移位寄存器的第一步、第二步、第三步控制。每一步的时间由时钟控制端控制，#1系列定时电路产生定时脉冲(当M8100开启时，定时器T3每1min产生一次时钟脉冲；当M8101打开时，定时器T4每3分钟产生一次时钟脉冲)。移位寄存器的其余步进用于#1系列负床运行的步进控制。
当#1系列投入运行，#1系列运行标志为M100=1时，#1阳床进水阀、顶部排气阀、1清水泵同时开启，1 min后，M810。开启#1杨床正排气门，关闭顶部排气门。3分钟后，当M8101=0，M8102=1时，关闭#1杨床出口门，投入运行。
5、梯形图程序指令
LD M100
OUT Y1
OUT T0
K2400
LD M100
和M8100
设置Y2
OUT T1
K600
LD M100
MC N0
SP M0
LD M101
输出Y3
LD M102
OUT Y4
MCR编号
LD M8101
和M100
设置Y5
走出T2
K1800
LD T1
和M100
RST Y2
LDI M8100
ANI M8101
ANI M8102
还有T2
和M100
RST Y5
LD T0
和M100
OUT Y6
OUT Y7
LD M105
和Y10
或Y11
或X10
SFTR M8100—M8105
LD X11
OUT M105
LD M105
MC N1
SP M1
LD M8100
ANI T3
输出T3
K600
LD M8101
阿尼·T4
走出T4
K1800
MCR N1
LD X11
OUT M106
LD X12
OUT M102
LD X13
OUT M103
结束
说明如下:
LD X1
设置Y15
套件Y16
套件Y17
OUT T1
K18000
LD T1
走出T2
K18000
LD T2
RST Y15
RST Y16
RST Y17
结束