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１．１水系统
水系统主体设备主要包括双介质过滤器４台,活性炭过滤器４台,精密过滤器两台,反渗透装置两套,除碳器一套,一级混床三台,二级混床两台。所有设备由不同的管道相连构成化学补给水处理系统。从生水泵来的生水首先进入双介质过滤器除去大颗粒悬浮物等杂质,再进入活性碳过滤器处理,使水的浊度和导电度达到一定的标准后经精密过滤器进入反渗透装置,除去大量的含盐离子,此时的水变为淡水,淡水进入除碳器除去ＣＯ２后进入混床进行再次除盐处理,使水的导电度和ＳｉＯ２的含量达到设定标准后才能送入主厂房。水系统主要检测的对象有ＰＨ值、导电度、流量、压力、浊度和ＳｉＯ２含量等,此外,双介质过滤器、活性碳过滤器以及一、二级混床的树脂一旦失效就需要再生处理,反渗透装置每次运行结束后也需要清洗等,这些工作都需要计算机和ＰＬＣ程序控制来完成。
１．２酸碱再生系统
酸碱再生系统的主要作用是将混床里失效的树脂利用酸碱置换反应还原为合格的树脂,供混床制水使用。在制水过程中,当混床运行时间过长时树脂会吸附大量的含盐离子,导致树脂失效,此时产品水中的导电度和ＳｉＯ２的含量会明显增大,这就需要对树脂加酸加碱做再生处理,通过酸碱置换反应使树脂还原为合格的树脂,这时混床才能参与制水。从酸碱储存槽来的酸和碱分别储存在酸碱罐中,加酸加碱时,酸碱浓度要控制在一定的范围才行,一般酸碱浓度为０．１～０．１５,这些都要在系统运行过程中根据现场实际情况来确定,酸碱再生系统主要检测的参数为酸碱浓度、酸碱槽和酸碱箱的液位等。
１．３气系统
气系统主要是来自主厂房的压缩空气,压缩空气分为程控用气和再生用气两部分,程控用气主要是供给电磁阀箱来控制气动阀门的,而再生用气是供给双介质过滤器和混床再生空气擦洗时使用。气系统要保证有一定的气压,压力范围为０．５～０．６ＭＰａ,压力过高会使管道和床体憋压,压力太低阀门将动作缓慢甚至操作无效,因此气压是本系统的重要参数。
２．１系统构成及控制要求
程控系统是以ＰＬＣ和计算机为核心组成的对化学水处理系统操作实行程序自动控制的装置。系统所有的监控操作都是在计算机上完成的,通过ＣＲＴ监测现场各设备的状态和参数,来分析阀门、水泵以及过滤器、混床和反渗透装置等的运行状态、水质的好坏,如ＰＨ值、导电度、流量、压力、浊度和ＳｉＯ２等。上位机为运行人员提供了极为方便的操作方式和控制对象选择菜单,运行人员选择菜单内容来决定自己所喜欢的操作方式,通过发布操作指令来控制和监测现场运行设备。打印机可随时打印各种报表,从报表上分析运行设备的各种参数,进而分析水质的优劣。音箱是作为系统运行时报警用的,系统运行过程中当检测到有故障时会发出报警声音,提醒运行人员注重并通知检修人员及时修理故系统运行之前过滤器和混床里必须有合格的树脂才能保证有效的出水水质。一旦树脂失效,将影响出水水质,此时必须投运备用过滤器和混床,同时将不合格的树脂进行再生处理。系统流程图如图１所示。
２．２系统的组态
系统的组态对一个控制系统的配置来说相当重要,整个系统的自动化程度与其有着密切关系,它直接影响着整个系统操作功能的顺利实现,所以在对系统进行组态之前,必须搞清楚系统的所有受控对象以及参与控制的所有设备。由于化水处理系统涉及的受控对象比较多,有一百多个气动阀门、电动阀门、除碳风机、反洗水泵、加药泵、搅拌机以及淡水泵、除盐水泵等,还有几十路模拟量的监控,所以必须考虑所有的控制点数,然后给每个输入或输出点指定一个Ｉ／Ｏ位,这样就可以计算出所有的Ｉ／Ｏ点数。
ＰＬＣ的型号一般来说由用户自己确定,但是设计人员应当根据系统的大小和控制对象的复杂程度来作出合理的推荐,帮助用户进行系统选型,因为每个系统的大小和控制的对象都不相同,其运行的工艺流程也各不一样,对它们的控制编程方式也不同,因此对ＰＬＣ内存容量的要求也不一样,这就要求进行全面地分析,使整个控制系统的配置更加完善。当所选ＰＬＣ的型号确定时,根据所选ＰＬＣ系统Ｉ／Ｏ单元的点数来确定Ｉ／Ｏ模块的数量,再根据Ｉ／Ｏ模块的数量和所选机架上的槽数来确定所要使用的机架数(包括扩展机架)。一般来说,Ｉ／Ｏ点数最后要留出足够的余量（１５左右）作为备用,便于将来系统增容扩建或改造。
由于该电厂的非凡原因和技术要求,需要配置上位计算机来参与操作和监控,对上位机的要求是能够模拟显示整个系统当前的运行状况、工艺参数趋势及棒形图、实时打印历史记录及报表、实时报警以及显示系统运行程序的步序和运行时间等,操作系统要求鼠标点动每个阀门和各个水泵、风机等,要求提示运行人员操作的步序,而且操作简单易懂,误操作时不会出现安全和技术事故,能够及时解除误操作等意外情况的发生。ＰＬＣ与上位机进行实时通讯,操作并治理整个系统,两台上位机一台运行,一台备用,并且能够同时互相进行切换,因此还需配置通讯模块,网络交换机等使整个系统的运行和操作更加方便。整个系统网络为双ＣＲＴ ＰＬＣ组成工业控制局域网,两台计算机上有以太网卡,通过双绞线与交换机相连,双绞线接口为ＲＪ-４５,网络拓扑结构为星型连接,网络协议为ＴＣＰ／ＩＰ。ＰＬＣ主机架上安装以太网模块,通过双绞线与交换机相连,ＰＬＣ主机通过同轴电缆与ＲＩＯ各远程站连接。在这样的系统配置中,两台计算机既可以共享数据,互为备用,也可以作为ＰＬＣ的编程器,对ＰＬＣ进行编程和维护。如图２所示为系统组态图。
