PLC和Intouch组态软件在核电厂水处理系统中的应用

1ABPLC和Intouch组态软件在核电厂水处理系统中的应用朱俊东(武汉凯迪水务有限公司)摘要：作者介绍了罗克韦尔ABLogix5000PLC及Intouch组态软件在岭澳核电二期除盐水及废水处理控制系统中的应用。重点阐述了该系统的软硬件组成、系统功能及特点。该系统自投运以来，设备运行正常，符合设计的要求。关键字：PLC、组态、Intouch、水处理、除盐水ApplicationofABPLC&IntouchConfigurationSoftwareinWaterTreatmentSystemofNuclearPowerPlantZHUJundong(WuhanKaidiWaterServiceCorporationLtd．)Abstract：ThepaperintroducestheapplicationofRockwellABPLC＆IntouchconfigurationsoftwareintheDemineralizedwaterandwastewatertreatmentsysteminThesecondlyLinaoNuclearPowerPlant．Thepaperdescribestheconfigurationofsoftwareandhardware，constitution，functionandcharacteristicsofthesystem．Everyfunctionofthesystemworkswell，andthedevicesoperatesteadilysincesystemhasbeenputintoautomaticoperation．Asaresult，thesystemhascompletelymetthedesignrequirements．Keywords：PLC、Configuration、Intouch、WaterTreatment、DemineralizedWater1前言深圳岭澳核电厂二期除盐水及废水处理系统是该核电厂二期发电设备中的重要组成部分，该部分运行的可靠性、安全及稳定性直接影响到整个二期核电厂的发电。本套系统主要由六台多介质过滤器+三列超滤+两列阴阳离子交换器+两列混和离子交换器等组成。主要通过PLC和上位软件对多介质过滤器的投运、停运、反洗，超滤的投运、停运、反洗，阴阳离子交换器的投运、停运、再生、清洗，混床的投运、停运、再生实行手动、半自动和自动控制，节省了人力，大大提高了工作效率。21．1除盐水系统流程水库来水—多介质过滤器系统—中间水箱—升压泵—保安过滤器—超滤系统—清水箱—除盐水泵—阴阳离子交换器—混合离子交换器—除盐水箱—主厂房1．2废水系统流程废水—废水中和池—中和池排污泵（循环）--罗茨风机—加酸或碱—中和池排污泵（排放）2系统组成本系统采用PLC+本地系统上位机控制方式。PLC系统采用冗余配置：CPU、电源模块、通讯单元采用双机热备冗余配置。CPU采用双机冗余后，当一台CPU故障时，系统可自动无间断地切换至另一台CPU运行，当一路通讯故障时，系统可自动切换至另一路网络通讯，当主机电源故障时系统可自动切换至备用单元，可保证系统继续运行。冗余系统的采用保证了系统的稳定可靠运行。罗克韦尔ABLogix5000PLC保证完成系统所有数据的采集、处理及逻辑程序控制。系统选用DELLSC420计算机，并配21寸液晶显示屏，实现对PLC程序的编制和上位机画面的组态、调试、操作，在上位机安装了两块1O／IOOM的自适应以太网卡，控制室配备了两台TP-LINK，型号为TP1016的交换机实现与PLC通讯。该交换机还提供了与DCS交换机的接口，保证与DCS系统的正常通讯。上位机上安装了Intouch9.0无限点监控软件，实现对现场设备的操作、数据的采集及监控。系统共由660个开关量输入、578个开关量输出、136个模拟量输入、23个模拟量输出组成。2．1硬件组成系统选用罗克韦尔ABLogix5000PLC产品，系统硬件由两个主机架，七个远程机架组成。主机架和远程机架通过ControlNet网络通讯。系统硬件的型号及数量如下表：序号名称型号单位数量备注（1）双机热备17槽机架1756-A7个22电源模块1756-PA72块233CPU模块1756-L55M14块24ControlNet网络模件1756-CNBR块25以太网模板1756-ENBT块26热备模块1757-SRM块27热备电缆1757-SRC1套18ControlNet网络T型接头1786-TPS套4（2）I/O远程站117槽机架1756-A17个72电源模块1756-PA72块73ControlNet网络模件1756-CNBR块74ControlNet网络T型接头1786-TPS套14516点数字量输入模块(48V)1756-IC16块55632点数字量输出模块1756-OB32块21716点模拟量输入模块1756-IF16块1188点模拟量输出模块1756-OF8块3936PIN接线臂1756-TBS6H个321020PIN接线臂1756-TBSH个58（3）网络及软件1通讯电缆（305米）RG6同轴电缆卷12ControlNet网络电缆接头1786-BNC盒13ControlNet网络终端电阻1786-XT盒14PLC编程软件9324-RLD300ENE套1系统配置图如下：4为了对现场的气动阀门进行控制，系统配备了现场就地电磁阀柜23台，选用日本SMC电磁阀，其中SY5220双电控两位五通电磁阀119块，SY5120系列单电控两位五通电磁阀156块。电磁阀柜的构成如下：气源三联件(过滤器、减压阀、油雾器)接受来自储气罐的压缩空气，再次进行过滤、气水分离、降压调整、阀腔内加微量润滑油等处理，并将其压力调整到0．4～0．5MPa。汇流板将总气管输送来的压缩空气分配给各电磁阀，当电磁阀接受到送来的DC24V控制信号，电磁阀实现电／气转换，开、关相应阀门。为了对现场的加药泵、水泵、电动阀等进行控制，系统配备了现场就地加药控制柜12台，动力箱19台。为了对系统运行参数进行监测，系统配备了现场就地仪表箱11台。2．2软件组成PLC编程软件采用ABRSLogix5000，以太网EtherNet通讯软件为5RSlinx2.5,ControlNet网络通讯软件为RSNetWorxforControlNet7.0,软件可进行程序的编制、调试，在线显示PLC的组态情况。组态软件选用美国Wonderware公司的Intouch9.0上位机监控软件，它是基于WINDOWSNT／2000/XP平台上的功能强大的自动化监视与控制的软件解决方案。WindowMaker是InTouch的开发环境。WindowMaker图形用户界面符合Windows2000与WindowsNTGUI标准。WindowMaker支持浮动和固定工具栏；在整个程序中到处都有提供鼠标右键菜单，供快速访问常用命令；提供支持1.67千万种颜色的可自定义调色板。（颜色支持仅受显卡性能的限制）。“标记名字典”（运行时数据库）是InTouch的核心。在运行时，数据库包含数据库中所有项目的当前值。为了创建运行时数据库，InTouch需要了解所有要创建的变量的有关信息。创建时要求给每个变量指定标记名和类型。编写InTouch脚本是InTouch应用程序最强大的功能之一。“应用程序脚本”是与整个应用程序链接的。可以使用应用程序脚本来启动其它一些应用程序、创建过程模拟以及计算变量等。岭澳核电二期除盐水系统主画面如下图：63控制功能的实现3．1统控制功能及要求该系统要求是能自动进行多介质过滤器系统的投运、停运、反洗过程；超滤系统的投运、停运、反洗的自动控制；阴阳离子交换器的投运、停运、再生、清洗过程的自动控制；混床的投运、停运、再生过程的自动控制；多介质系统絮凝剂（三氯化铁）、碱液加药量的自动控制、调节；超滤系统加酸反洗、加碱反洗、加次氯酸钠/碱反洗加药量的自动控制、调节；阴阳离子交换器、混合离子交换器再生加酸或加碱自动控制；中和池加酸、加碱自动控制、调节；超滤清洗装置加热器温度的自动调节；根据中间水箱、清水箱水位的高低自动控制多介质过滤器超滤的投运数量，超滤变频升压泵自动启停、变频调节，以及过滤器、超滤的反洗；根据除盐水箱水位的高低自动控制阴阳离子交换器、混合离子交换器的投运，并根据制水量或出水水质决定是否再生；通过以上控制和调节使水质达到标准要求。在除盐水控制室上位机画面上可观察现场的数据参数、进行设备的自动控制的操作。系统的功能如下：(1)设备控制：在画面上对设备进行手动、半自动、自动操作。(2)显示功能：画面上能观察现场设备的运行状态、监视仪表的实时数据、报警情况及实时趋势。(3)查询功能：画面上能查询数据的历史趋势、历史报警记录、历史报表。(4)趋势功能：画面上能实时的显示设备的实时趋势、查询历史趋势，并可对趋势进行打印。(5)报警功能：当设备出现运行故障或者仪表测量量值超出范围时，可根据情况发出报警。对一些重要参数(如浊度、电导、PH、硅值、钠值、水位、流量、压力、差压)会发出声音或红色闪烁报警进行提示，引起运行人员的注意。(6)打印功能：本系统能实现手动或自动生成报表，并根据需要对报表进行打印。3．2PLC程序的结构本系统采用模块化的编程风格，将程序分成多介质过滤器部分、超滤部分、阴阳床部分、混床部分、阴阳床再生及清洗部分、废水中和部分；在每部分中包7含阀门控制、水泵及风机控制、自动调节、步序逻辑、时间设定、流量变换及累积、PID调节等，在主程序中调用相应块。模块化的编程方式使得控制思路清晰，程序可读性强，有利于整套控制系统调试和维护。编程软件的界面如下图：4结束语本套控制系统自2008年4月开始调试，至2008年10月已具备手动、半自动投运条件，从2008年10月运行至2009年1月，在这段时间，现场运行操作人员对系统提出了一些修改意见，并根据工艺人员的建议对程序逻辑和监控画面作了进一步的修改、完善，在浊度、电导、PH、硅值、钠值、水位、流量、压力、差压等仪表调试完成后，经一段时间观察及手动测量对比，仪表测量准确可靠以后，系统可以自动运行，自2009年1月系统自动运行以来，系统运行稳定、可靠，极大地节省了人力，降低了运行操作人员的劳动强度，达到了设计的要求。