編程邏輯控制器（PLC）于60年代末期在美國(guó)首先出現(xiàn), 是70年代發(fā)展起來(lái)的新一代工業(yè)控制裝置, 是自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)和通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物,是一種專門(mén)用于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程控制的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。 由于可編程邏輯控制器（PLC）具有體積小、抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高、應(yīng)用范圍廣和價(jià)格低廉等特點(diǎn), 使其在中小型工業(yè)設(shè)備自動(dòng)控制方面得以廣泛應(yīng)用?；鹆Πl(fā)電廠輔助系統(tǒng), 如除灰系統(tǒng)、補(bǔ)給水處理系統(tǒng)、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)等, 普遍應(yīng)用了PLC 控制技術(shù)。 本文主要介紹為賈汪發(fā)電廠4×135MW 機(jī)組水汽品質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的基于PLC 的控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有控制功能強(qiáng)、編程簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)工藝聯(lián)鎖方便、維護(hù)方便, 可在線修改邏輯等特點(diǎn)。PLC 不僅能完成復(fù)雜的繼電器控制邏輯, 而且也能實(shí)現(xiàn)模擬量的控制, 甚至智能控制, 并能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊、聯(lián)網(wǎng)及上位機(jī)監(jiān)控等。 1．工藝要求 賈汪發(fā)電廠水汽品質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)主要包括水汽監(jiān)測(cè)系統(tǒng)與自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)。 水汽監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要采集取樣架儀表變送過(guò)來(lái)的模擬量信號(hào)和開(kāi)關(guān)量信號(hào), 進(jìn)行必要的處理、顯示、保存。對(duì)發(fā)電廠4臺(tái)機(jī)組各個(gè)管道內(nèi)的水或蒸汽的溫度、電導(dǎo)率、pH值、溶氧量、含氧量、含鈉量等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控, 以便隨時(shí)了解水汽的品質(zhì)。 自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)主要包括加氨、加聯(lián)氨、加磷酸鹽等。它由相關(guān)數(shù)據(jù)采集反饋儀表、變頻器、加藥泵等設(shè)備組成, 泵的啟ö停及頻率直接由儀表反饋信號(hào)值決定。它的功能是對(duì)水與蒸汽的加藥處理過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制和調(diào)節(jié), 使處理后水汽的品質(zhì)指標(biāo)達(dá)到要求的范圍。 2．控制系統(tǒng) 水汽品質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)與水汽取樣架相配套。 系統(tǒng)采集取樣架儀表變送過(guò)來(lái)的模擬量信號(hào)和開(kāi)關(guān)量信號(hào), 進(jìn)行必要的處理后顯示并保存; 系統(tǒng)同時(shí)具有對(duì)加藥系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能。本系統(tǒng)I/O 點(diǎn)數(shù)量分別為: DI點(diǎn)120 個(gè)、DO點(diǎn)60個(gè)、AI點(diǎn)124個(gè)、AO點(diǎn)32個(gè)。 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了以下功能:顯示功能: 通過(guò)操作員站CRT 畫(huà)面對(duì)整個(gè)工藝系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視, 控制室不設(shè)常規(guī)控制儀表盤(pán)。 CRT屏幕能顯示工藝流程和測(cè)量參數(shù), 以及控制對(duì)象的狀態(tài)。 控制功能: 在控制室能對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制, 且可由PLC邏輯實(shí)現(xiàn)處理過(guò)程的自動(dòng)控制。 報(bào)警功能: 當(dāng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)變化或者現(xiàn)場(chǎng)參數(shù)超過(guò)給定范圍時(shí), 要求按照等級(jí)顯示報(bào)警, 重要設(shè)備和參數(shù)有語(yǔ)音報(bào)警功能。 打印功能: 可以實(shí)現(xiàn)報(bào)表、報(bào)警信息和某重要參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)打印功能。 （1）硬件配置 水汽品質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)由兩臺(tái)工控機(jī)、一個(gè)電源柜、兩個(gè)程控柜及傳感器和二次回路組成。程控柜內(nèi)有雙機(jī)熱備雙網(wǎng)冗余的PLC 可編程控制器一套,程控對(duì)象為水汽品質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中的所有設(shè)備。 上位機(jī)主要作為監(jiān)控畫(huà)面與邏輯組態(tài)使用, 使用了西門(mén)子IL40 型工控機(jī)。上位機(jī)運(yùn)行Windows2000 操作系統(tǒng)下的PLC應(yīng)用軟件, 提供圖形、列表、操作等功能, 并可通過(guò)打印機(jī)輸出歷史數(shù)據(jù)。下位機(jī)選用Schneider 電氣公司Modicon TSXQuantum PLC 系列, 作為邏輯編程、信號(hào)處理、時(shí)序控制、PID 控制、數(shù)學(xué)運(yùn)算、過(guò)程控制之用。 本控制方案采用標(biāo)準(zhǔn)的二級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 上層為通用型、開(kāi)放式的以太網(wǎng)（Etheret） , 構(gòu)成管理級(jí)網(wǎng)絡(luò); 下層使用可靠性好、使用簡(jiǎn)便的ModBus Plus（MB+） 協(xié)議, 構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)。 本PLC系統(tǒng)是雙機(jī)熱備結(jié)構(gòu)。根據(jù)主機(jī)投入的先后, 先投入的一臺(tái)處于主控地位, 另一臺(tái)處于備用狀態(tài)。這兩臺(tái)主機(jī)通過(guò)裝在這兩個(gè)機(jī)架中的熱備模塊不斷地交換信息, 使處于備用狀態(tài)的主機(jī)得到與主控狀態(tài)下的主機(jī)一樣的最新信息。一旦主控的主機(jī)發(fā)生故障而退出控制時(shí), 后備主機(jī)能無(wú)擾動(dòng)地接過(guò)全部控制, 使控制不致中斷, 有效地提高了系統(tǒng)的可靠性。 I/O 模塊用于與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的連接, 本系統(tǒng)使用了4只DI （開(kāi)關(guān)量輸入） 模塊、2只DO （開(kāi)關(guān)量輸出）模塊、8只AI（模擬量輸入） 模塊和2只AO （模擬量輸出） 模塊。DI 模塊用來(lái)接收現(xiàn)場(chǎng)的壓力開(kāi)關(guān)、液位開(kāi)關(guān)和狀態(tài)開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào)。PLC 提供對(duì)現(xiàn)場(chǎng)輸入干接點(diǎn)的“查詢”電壓為48V; 開(kāi)關(guān)量輸出模塊對(duì)外輸出DC 24V 電壓, 通過(guò)中間繼電器驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)的電動(dòng)機(jī)和電動(dòng)閥門(mén); 模擬量輸入模塊用以接收現(xiàn)場(chǎng)的液位計(jì)、電導(dǎo)儀表等反饋的4～20 mA電流信號(hào), 并將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的實(shí)際參數(shù); 模擬量輸出模塊對(duì)外提供4～20 mA 電流, 供變頻器或者調(diào)節(jié)閥門(mén)等設(shè)備使用。 （2）軟件配置 在本系統(tǒng)中組態(tài)編程軟件為施耐德自動(dòng)化專用的Concept軟件, 而監(jiān)控軟件則采用了Intellution公司的IFIX 軟件。 1）Concept軟件特點(diǎn) Concept 是基于Windows 環(huán)境的先進(jìn)的編程工具。Concept 為控制系統(tǒng)編程提供了包括FBD、LD、SFC、IL、ST、LL 984 等多種編程語(yǔ)言的單一開(kāi)發(fā)環(huán)境, 通過(guò)使用標(biāo)準(zhǔn)化的編輯器, 用戶可以創(chuàng)建將控制, 通訊和診斷邏輯集成在一起的應(yīng)用。 Concept 軟件具有以下功能:a.程序開(kāi)發(fā)以最簡(jiǎn)單的方式產(chǎn)生最好的程序。梯形圖邏輯和參數(shù)號(hào)注解的編程可以更清楚地理解程序。以符號(hào)編程可使編程人員能比記數(shù)碼更為直觀地記住特殊含義的報(bào)文。 下拉式菜單, 快速鍵及上下文幫助, 可減少擊鍵次數(shù)且可提供命令和指令的詳細(xì)說(shuō)明。 順序功能圖編程（SFC）, 以過(guò)程自身的排列說(shuō)明一個(gè)順序的過(guò)程, 以更好地組織編程。 梯形圖邏輯宏功能, 它可簡(jiǎn)化編程, 對(duì)于重復(fù)的程序內(nèi)容可只寫(xiě)入一次但可經(jīng)常使用。 輸入和輸出注釋的ASCII文件, 它允許使用字處理器, 這樣具有更好的編輯能力。 b.在線檢查和調(diào)試Concept 這一特點(diǎn)使檢查及調(diào)試過(guò)程簡(jiǎn)化。觀察I/O 模塊以確定正在運(yùn)行的I/O是否良好。 使用SFC 可確定現(xiàn)在正解算的邏輯, 觀察屏幕就可發(fā)現(xiàn)在過(guò)程中有問(wèn)題的點(diǎn), 監(jiān)視梯形圖邏輯程序中的參數(shù)值, 能夠觀察相關(guān)的參數(shù)而確保指定的操作。 c.對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化Quantum 主機(jī)的掃描速度可高達(dá)0.1m s/k , 在邏輯復(fù)雜, 網(wǎng)絡(luò)數(shù)較多以及有多個(gè)遠(yuǎn)程的時(shí)候,Concept可以利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的解讀邏輯與對(duì)I/O 站服務(wù)的并行處理手段來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)的吞吐量, 即用段調(diào)度來(lái)修改邏輯的解讀順序, 以提高關(guān)鍵I/O 的吞吐量, 改進(jìn)系統(tǒng)的性能和改善通訊端口的服務(wù)。 2）Concept 軟件應(yīng)用 在賈汪發(fā)電廠水汽品質(zhì)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)中, 應(yīng)用了CONCEPT 編程軟件, 使得系統(tǒng)工藝要求易于實(shí)現(xiàn)