电厂化学水处理控制系统中PLC控制系统设计与预测控制研究

单卫国

摘 要：在电厂发电过程中，有必要做好各个环节的工作，这样才能够确保电厂发电过程运行的可靠性及安全性。其中，化学水处理便是发电厂发电非常关键的一个环节。为了化学水处理的工作效率得到有效提升，有必要进行化学水处理控制系统的设计。本文在分析基于电厂化学水处理控制系统的PLC控制系统设计的基础上，进一步对相应的系统运行预测控制方法进行分析，以期提高电厂化学水处理的工作质量。

关键词：电厂；化学水处理；PLC控制系统；设计

中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0037-02

PLC属于一类以数字运算为基础的电子系统，从现状来看PLC技术已非常成熟，可广泛应用到工业控制系统设计当中。实践证明，将PLC控制技术应用到电厂化学水处理控制系统设计当中，能够使电厂化学水处理控制系统的运行更加安全、有效，进而使化学水处理的工作效率得到有效提升[1]。鉴于此，本文对电厂化学水处理控制系统中PLC控制系统设计与预测控制进行研究具备一定价值意义。

1 基于电厂化学水处理控制系统的PLC控制系统设计分析

对于电厂化学水处理来说，主要是于混床上完成的，混床再生的原理为：把把阴树脂与阳树脂根据一定的比例混合装于同一交换器当中，水景观混合床的条件下，便能够使多次阳离子树脂交错排列与阴离子树脂交错排列得到有效完成，进而使多级复床除盐系统得到有效组成。从电厂化学水处理控制系统的构建角度考虑，有必要注重PLC技术在其中的应用，从而使系统的功能得到有效实现[2]。下面针对基于PLC技术的化学水处理控制系统设计进行分析，具体内容如下：

1.1 硬件设计

以罗克韦尔自动化公司生产的新一代ControILogix控制系统为例，该系统的通讯功能强大，并融合了I/O技术，同时在控制方法上也具备多样性的特点。以Logix控制器平台为基础，供应了通用的控制引擎，可把过程控制、运动控制以及安全控制等集于一个控制平台，并且混合应用了多个处理器以及多种网络。在通过对系统需求的详细分析的基础上，将罗克韦尔自动化公司生产的ControlNet现场总线视为系统的通讯网络。结合硬件的特点，可将系统网络分为三大层次，即：设备层、控制层以及信息层。在控制层中需使用到工业个人计算机，并将PLC视为基本控制层，从而使构成的集散控制系统具备经济、高效的特点，进一步实现上、下两级控制。对于设备层来说，和现场设备之间具备密切的联系，主要需对源于控制层的PLC控制命令进行接收，然后执行相对应的动作，并提供行之有效的监测数据。从控制系统的整体结构来看，控制层为核心部分，主要针对处理器之间实现信息交换，同时也能够使处理器和I/O接口之间实现信息交换[3]。经控制器使各类控制动作命令得到有效完成，并实现实时数据的采样及处理。在控制系中，信息层属最高层次，主要针对现场采集数据进行相应的管理及处理。信息层具备设置系统主要工艺参数、图形监控以及实时数据采集等多方面的功能。

基于系統的整体角度考虑，在设备层中，各类现场设备及仪器需和控制层的I/O模块进行通信，并且对数据采集的实时性具备很高的要求。除此之外，控制层控制器和I/O模块间的通信属于设计过程需重视的一个环节，可将ControlNet当作其设计的通信网络，主要是因为ControlNet在传输方面的速度非常快，信息容量很大，并且具备很强的抗干扰能力。

1.2 软件设计

对于上位机的监控系统来说，主要使用RSView32开发软件，将其视为人机界面，此软件是以Windows平台作为基础进一步进行设计的，属于HMI控制系统，具备易用及可集成的优势。总结起来。MHI控制系统的特点包括：（1）能够对微软的VBA功能给予充分支持，能够最大化地使项目的自定义及扩展得到有效实现，还能够系统进行二次开发；（2）能够针对授权用户给予远程控制方面的服务，从而不受空间的限制，了解现场的基本情况，例如：画面情况；（3）具备报警功能以及历史数据查询功能；（4）对于OPC服务器模式充分支持，同时支持客户端模式；在通讯方面可经OPC，并且还能够为其他软件供应OPC方面的基本服务。在OPC中，上层监控系统属于其数据客户端部分，能够避开一些通信接口程序，直接在OPC服务器上得到所需的数据，进一步使数据采集功能以及系统的集成功能得到有效实现。

2 预测控制方法分析

在优化设计电厂化学水处理控制系统的基础上，有必要做好混床再生过程预测控制及水质控制工作。具体内容如下：

2.1 混床再生过程预测控制

基于化学水处理工艺环节，因产品当中的二氧化硅及有机盐含量比较高，为了得到高品质的处理说，有必要在混床再生过程中进行人工操作。与此同时，由于这个过程的工艺要求非常严格，所以在操作上存在一定的危险。因此，在再生过程，重点提到高效控制逻辑算法，无需通过人工进行处理。基于顺序控制流程当中，系统融入了暂停功能与急停功能，不管何种状态均可暂停，需要继续进行时，可点击继续，这样计时操作便处理进行状态。对于再生过程的急停功能来说，全部阀门均闭合，再生终止，进入自动转至失效状态。在再生条件下，各咋说步骤均可事先设置好，并且可从任意一个步骤开始再生[4]。如果系统的某一环节有异常自动报警情况发生，操作人员在接收到相应的信息的基础上，便可及时按下急停按钮，以此使生产及人身安全得到有效保障。在混床再生过程前，有必要对开关阀门的可控性进行检查，以此作为条件对再生过程的操作是否可行进行判断。如果控制失败，在对气动阀作出相应的命令之后，判断反馈信号是否为气动阀，如果是则表示开关阀门控制失效，当开关阀门出现故障之后，需暂停再生过程，并进行报警。做好上述工作后，需进行酸、碱计量箱液位的检测，以此作为再生的基本允许条件。如果不能满足，则不可再生。值得注意的是，在再生过程中，不会液位值进行检测，液位比默认值低的情况下，不终止再生。

2.2 水质控制

基于电厂化学水处理过程当中，水处理的量非常大，与此同时在水质要求上非常高，并且会受到设备老旧以及工艺技术不足等因素影响，使得再生之后的水存在许多的有机成分，当这部分水排放之后，无疑会使环境的污染加大[5]。因此，有必要构建有效的模型进行预测控制，实现对处理水当中的有机磷酸盐的控制，使水质得到有效提升，进一步使电厂化学水排放后符合排放质量标准。值得注意的是，在模型构建完成之后，需进行控制器的设计与仿真，从而确保构建的模型能够符合水质控制标准的分析，从而为电厂化学水处理后水质的控制提供必要的技术支撑。

3 结语

通过本文的探究，认识到电厂化学水处理是一项非常重要的工作，为了使这项工作的质量得到有效提高，有必要注重电厂化学水处理控制系统的构建，并在构建该系统过程中，注重PLC控制技术在其中的应用。在PLC技术应用过程中，需做好基于电厂化学水处理控制系统的硬件设计和软件设计，针对混床再生过程采取有效预测控制措施，并构建数学模型为电厂化学水处理后所排放的水质控制提供必要的技术支持。相信在优化设计电厂化学水处理控制系统的条件下，电厂化学水处理工作的效率及质量将能够得到有效提高，进一步为电厂的稳健发展奠定坚实的基础。

参考文献

[1]彭康利.PLC控制在电厂化学水处理系统中的应用[J].电子技术与软件工程，2015（06）：170.

[2]郭芳，辛建全.PLC在电厂化学水处理系统中的应用[J].黑龙江科技信息，2016（22）：32.

[3]杨水养.论电厂化学水处理系统的特点与发展趋势[J].科技资讯，2013（04）：150.

[4]何卉，张廷海，汪莉.化学水处理自动控制系统的设计与实现[J].盐业与化工，2014（02）：13-17.

[5]方艳巍.电厂化学水处理系统的优化设计[J].科技创新与应用，2016（35）：133.