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1、电厂化学水处理系统的自动控制,动力工程系：曾兴柱 2013年9月8日,学习情境1：电厂化学水处理系统的安装、维护、调试,一、渭河电厂化学水处理的工艺,1.双介质过滤器和超滤装置的监视和控制操作,2.反渗透系统画面,3.酸碱系统画面,4.除盐系统画面（阳床、阴床、混床设备）,5.加药系统画面,6.综合泵房系统画面,工艺流程的综合,检测控制系统图,二、电厂化学自动控制系统的构成,控制框图,根据火电厂2300MW机组锅炉补给水处理系统的规模和控制要求，我们采用PLC双机热备的方案，主PLC故障时能自动无扰切换至热备PLC工作，待主PLC恢复后切换至主PLC工作。两套PLC采用双缆冗余连接，介质为同轴
2、电缆，通讯协议为TCP/IP。PLC与操作员站之间和操作站与操作站之间用双绞线冗余连接，主缆故障时，备用缆自动接替工作，从而使数据稳定传输，大大提高了系统的可靠性，两台主计算机（CRT）选用研华工业控制计算机，两台计算机并行工作，互为热备用，任何一台故障都不会影响系统的运行。系统采用2路220V/50Hz电源供电，备用自投，当工作电源失电时，备用电源自动投入运行。,操作站中插有双口以太网卡，具有双缆连接功能，装有组态式中文监控软件，对所有进入程控范围的设备进行状态监视、程序控制、远端单控、数据分析、制表打印、报警提示。纪录和打印历史数据和趋势图，存储日期可由用户自行设定。 操作站软件可满足用户
3、的特殊需求，内含WEB SERVER功能，可在接入DCS或厂级MIS后，网上任一台有浏览器的计算机上浏览水处理系统的运行过程、数据报表、设备状态，当然是您得有进入系统的权限和密码。系统具有操作员管理功能和远程维护功能。,三、 系统功能及特点,3.1 控制方式 控制方式分为四种：自动方式、单步方式、单操方式和就地方式。 自动方式：设置好步序和结束条件（如导电度、浊度、执行时间等）后，程序自动运行，完成特定的工艺程序（如过滤器反洗、投运等）。为了使控制更灵活，在自动方式时，可以人为缩短或延长任何一步的运行时间。 单步方式：运行人员按照工艺流程设置好步序时间后程序开始运行，程序运行时每步唯一的结束条
4、件是人为按下一步键。 单操方式：即远端控制方式，在该方式下，用鼠标在CRT上对现场设备进行一对一设备级控制。 就地方式：通过就地电磁阀箱、电气控制柜等对现场设备进行控制操作。 这四种操作方式互为切换、互相配合，使系统具有很好的灵活性，操作运行十分方便。,3.2 控制功能 PLC控制程序在集成软件环境下开发，根据工艺系统的要求，PLC控制系统主要完成以下控制功能： PLC通过以太网接收上位机各种控制指令，自动执行控制程序，自动采集工艺系统设备运行状态和各种在线仪表参数，并对数据进行处理运算和贮存，供上位机调用。同时PLC根据所采集的数据实施相应的控制和联锁保护，以保证设备安全运行及水质的合格。,
5、3.3 上位机功能 上位机作为整个控制系统监视和操作的中心，整个工艺系统的监视和控制均在此完成。上位机负责接收运行操作人员指令并下发给PLC，并通过网络从PLC读取工艺系统运行状态信号和各种在线参数，在CRT画面上对整个工艺系统流程进行集中动态监视。所有操作及设备选择均通过鼠标或键盘在CRT画面上进行，对于阀门和泵/风机等设备的开/关、启/停均有不同颜色的指示，对设备的故障变色显示并实施语音报警，并自动推出故障或报警所在的画面。工艺流程图上同时对压力、流量、导电度、液位等参数进行显示，对液位等参数在CRT画面上以数字和棒型图进行连续动态监视，对系统的设备进出口流量以及系统总制水量进行自动累积，
6、对系统的监测数据进行制表打印。,上位机同时也兼作PLC的在线编程器，对PLC控制程序进行上传或下传，系统维护人员还可以在上位机通过软件判断系统硬件故障，维护十分方便。 该软件同时具有丰富的网络功能，与具有网络DDE功能的程序在网上进行数据交换，如前所述，其所具有的WEB SERVER功能，大大延伸了自动控制的内涵。在该软件启动网络维护的前提下，可进行远程系统诊断的功能，这样就缩短了我们和运行人员的距离，使系统维护和售后服务做的更好。具有完善的操作员管理功能，对每次操作员的登录，和该操作员在系统上的操作均有完善的记录。,18/76,四、系统维护及检修 化学水处理控制系统能否长期稳定运行，与系统维
7、护有很大的关系。维护是一个“系统”问题，也就是说化学、机务、电气、热控等专业任何一个环节都不能脱节，几者相辅相成构成整体，在工艺系统完善的情况下，对控制系统的维护，是这里要介绍的主要内容。 4.1 维护必备的条件 4.1.1资料齐备 有关化学水处理工艺系统的资料，包括工艺系统图、设备布置图、控制要求及参数、程序表等，程控系统资料包括总装图、设备端子出线图、盘/柜接线图、仪表单元接线图、电源系统图，以及有关的仪表样本，编程手册、软件手册、系统使用说明书、热控和电气专业的有关接口资料等。 4.1.2熟悉资料 全面熟悉掌握资料，对整个系统作到心中有数，达到维修时根据接线回路能立即反应出该信号的流向及
8、作用，这样才能快速有效地判断和排除各类故障。 4.1.3熟悉系统 因为我们最终的维护对象是实际的工艺设备和控制设备，只有把资料和实际系统联系起来对系统中易出现故障的设备和部件作到心中有数，处理问题才能得心应手。 4.1.4备品备件 对容易出问题的零部件要有一定数量的备品备件，如阀位信号装置、信号灯、开关、熔芯、电磁阀、继电器，以及PLC系统的备用模块等，对软件应有备份软盘，这样在某些部件损坏时能尽快恢复，不影响系统的运行。 4.1.5其 它：必备的维修和检修工具等。,19/76,4.2 维护维修常用的办法 设备或系统发生故障时，先不要急于动手，应冷静分析，通过故障现象，判断故障发生的性质，找出
9、故障发生的原因和部位，预以排除，否则，急于动手易使故障面进一步扩大，造成更大的损失。对于故障的查找，首先判断其部位，一般以端子为界，是盘内还是盘外。 现就常用的几种故障查找及判断方法分别介绍如下。 1）分段查找：一般用来查找信号消失或信号短路的现象。从信号发出点开始顺信号流向。按信号类型（直流/交流，强电/弱电）用万用表或测电笔逐段查找。 2）短接法：用来诊断信号消失的故障。如阀位信号、启/停控制信号的消失。用短接法查找故障时，一定要注意分清信号类型及走向，对等电位信号短接，而且短接时不致引起设备误动作，造成设备损坏，甚至人身安全，对设备启/停及开/关控制信号的短接，要征得运行人员的许可，在工
10、艺设备（尤其是泵、风机等强电设备）状态允许时方可使用。 3）断开法：用来查找信号一直存在，使控制动作失灵的情况，此类故障一般由信号串接而引起。,4）强制操作：在程控系统的编程软件中，有强制操作功能，通过该功能，结合分段查找办法，来判断故障点是在盘内，还是盘外，是软件故障还是硬件故障。 5）互换法：用来诊断元器件是否正常。对有怀疑的部件如开关、继电器、I/O模块等，用正常的部件代替有故障的零件后能否恢复正常，从而查找出有问题的器件。对于一些重要的部件，用该方法时要谨慎，先查外部线路，确信外部线路无误时才给预替换，否则容易引起因外电路故障而损坏好的器件。 6）计算法：用换算或计算的办法来校验模拟量
11、显示及仪表是否正常。化学水处理就地变送器及仪表输出的模拟量信号为420mA标准信号，且电流与量程绝大多数为线性关系，只有极个别的为非线性，需在软件中作二次运算后得到实际测量值。当CRT显示或仪表显示与实际值有较大误差时，需通过测量电流信号然后换算成测量值，用它来比较实际值与显示值，从而判断是变送器问题还是程控系统的故障。,21/76,PLC型号 序号设备名称型号规格1机架IC698CHS0092 CPU模块IC698CRE0303 电源模块IC698PSA1004 冷却风扇IC697ACC6245 冗余内存IC698RMX0166Genius 总线模块IC687BEM7317 以太网卡IC69
12、8ETM0018Genius 接口单元IC200GBI0019 电源模块IC200PWR10210DI 模块IC200 MDL63511DI 模块IC200 MDL63612DO 模块IC200 MDL74013DO 模块IC200 MDL74214AI 模块IC200 ALG26415AI 模块IC200 ALG24016RTD 模块IC200ALG62017AO 模块IC200ALG32618 底座IC200CHS022,22/76,GE Fanuc PLC PACSystem Rx7i 双机热备基本配置步骤,一、建立主机架(第一个机架)的配置主要完成Power,CPU,Rack的选型及本
13、地IP,冗余IP,IO点数,同步变量。 二、建立系统所有远程I/O的配置主要完成Genius网的组态，所有远程I/O站的配置等。 三、将主机架的第一块Genius的配置拷贝到第二块Genius里主要完成第一条Genius网的到第二条Genius网的拷贝工作(适合双Genius网,单Genius 网这一步不做！)。 四、将主机架的全部配置拷贝到备机架(第二个机架)主要完成第一个机架(主机架)的到第二机架(备机架)的拷贝工作。一定要修改备机架里的所有IP地址！ 五、主/备机架配置的分别下载主要完成各机架配置的下载。 六、配置所有的远程I/O站并各自下载其配置主要完成所有的远程I/O站各自配置的下载
14、。站号的软硬地址相符和。,23/76,GE Fanuc PLCPACSystem Rx7i 双机热备基本配置步骤 一,1、新建工程：必须选择“PACSystem Rx7i”模板后，再新建一工程。 2、系统机架的选型，默认是“IC698CHS016”,可选择“IC698CHS009” 3、系统电源的选型，默认是“IC698PSA100”，如选“IC698PSA350”必须配散热风扇，风扇型号是“IC697ACC624” 4、系统CPU里的以太网的配置： 1)IP Adress的设置； 2)Subnet Mask的设置； 3Status Adress的设置:%I-注意最好设置到系统所有的开入量的最
15、后。 4)Redundent IP的设置:必须设成Enable; 5) Redundent IP Adress的设置:备用机架公用IP地址。（此虚拟地址拥于连接上位机）,24/76,GE Fanuc PLCPACSystem Rx7i 双机热备基本配置步骤 一,如图所示：,25/76,GE Fanuc PLCPACSystem Rx7i 双机热备基本配置步骤 一,CUP设置如下图所示：,注意： 1. Logic/Configuration Power-up source 设置成Always Flash这样设置的话CPU重新上电时逻辑和硬件配置从Flash存储器中调用。 2.Power-up M
16、ode 设置成Run，这样设置的话，CPU重新上电时自动到运行状态。,26/76,GE Fanuc PLCPACSystem Rx7i 双机热备基本配置步骤 二,Genius 冗余网络配置如图所示,27/76,GE Fanuc PLCPACSystem Rx7i 双机热备基本配置步骤 二,Genius 冗余网络配置说明： 1、执行“在Genius 冗余里增加GBC”，配置Genius网； 2、选择“双Genius Bus -双Genius或单Genius网”的系统模式； 3、选择GBC的型号(共两款可选IC687BEM731和IC697BEM731，其区别是：前者占用一个槽位、后者占用两个槽位)本系统以IC687BEM731为例 ，设置两块GBC的槽号； 4、在“第一块GBC”下面增加一个远程I/O站：设置此远程IO站的站号,%I,%Q,%AI,%AQ等； 其详细配置：通过上述三步已经在第四槽上配置了IC687BEM731如下图：,28/76,GE Fanuc PLCPACSystem Rx7i 双机热备基本配置步骤 二,（1） 在Slot
