OMRON PLC在水處理控制系統中的應用

主控單元采用C200HE PLC是OMRON公司的中小型PLC產(chǎn)品，方便實(shí)現擴展性?xún)?yōu)良的生產(chǎn)現場(chǎng)；它能進(jìn)一步增強PC的基本功能，可靠，方便的數據處理提高生產(chǎn)現場(chǎng)工作效率；CX-Programmer是OMRON開(kāi)發(fā)的應用于C200H PLC的編程軟件，運行在Windows2000操作系統中，在自動(dòng)化工程各方面具有友好的用戶(hù)功能水處理 它致力生產(chǎn)現場(chǎng)情報化充實(shí)適應Windows的軟件；它的單元品種齊全，對各種各樣的機械設備實(shí)現最佳控制水處理
1 工藝簡(jiǎn)介
本例根據原水水質(zhì)條件、鍋爐汽水系統對補給水的水質(zhì)要求，鍋爐補給水處理系統流程為：原水→原水箱→原水泵→熱交換器→多介質(zhì)過(guò)濾器→活性炭過(guò)濾器→反滲透預脫鹽系統→中間水箱→中間水泵→混和離子交換床→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠(chǎng)房。另外包括過(guò)濾器反洗系統、混合離子交換床再生系統、加藥系統等。
原水箱用于貯存進(jìn)入本系統的原水，其目的是為了調節進(jìn)水流量的變化，防止進(jìn)水波動(dòng)影響到系統運行，保證系統的進(jìn)水量及進(jìn)水水質(zhì)的穩定。
原水泵是為預處理系統提供充足的原水流量和壓力。
熱交換器的作用是使進(jìn)水維持在一定的溫度范圍之內，以利于保證反滲透系統出力的穩定。
多介質(zhì)過(guò)濾器的作用是濾除原水帶來(lái)的細小顆粒、懸浮物、膠體，有機物等雜質(zhì)，以及經(jīng)加藥后形成的礬花，從而保證其出水SDI（污染指數）≤4。
活性炭過(guò)濾器的作用是去除水中低分子有機物，游離氯，也能較少水中異味，色度和嗅味。
反滲透預脫鹽系統利用反滲透膜的特性來(lái)除去水中絕大部分可溶性鹽分，膠體，有機物及微生物。
中間水箱使反滲透產(chǎn)水側承受較低的壓力，避免反滲透膜受到背壓而導致不可恢復的損壞，同時(shí)緩沖由于后級離子交換系統閥門(mén)切換時(shí)造成的壓力波動(dòng)，并可通過(guò)中間水箱的液位控制反滲透的啟、停運行。
中間水泵的作用是為后續水處理系統提供穩定的壓力和水量。
混和離子交換床的作用是將反滲透產(chǎn)水中留存的離子進(jìn)一步去除。
除鹽水箱用于貯存本系統的產(chǎn)水，其目的是為了保證鍋爐供水水量的穩定。
除鹽水泵的作用是為鍋爐系統提供穩定的壓力和水量。

圖1鍋爐補給水處理流程
2 控制系統配置及說(shuō)明
2.1 總體控制要求及功能
　　電廠(chǎng)鍋爐補給水處理自控系統的要求是對水處理過(guò)程進(jìn)行自動(dòng)控制和自動(dòng)調節，使處理后的水質(zhì)指標達到要求的范圍。在公司水處理控制室上位機發(fā)出指令時(shí)，將當前時(shí)刻運行過(guò)程中的主要工作參數（水質(zhì)參數、流量、液位等）、運行狀態(tài)及一定時(shí)間段內的主要工藝過(guò)程曲線(xiàn)等信息由現場(chǎng)上傳到水處理控制室上位機。
功能如下：
　?。?） 控制操作：在水處理控制室能對被控設備進(jìn)行在線(xiàn)實(shí)時(shí)控制。
　?。?） 顯示功能：用圖形實(shí)時(shí)地顯示各現場(chǎng)被控設備的運行工況，以及現場(chǎng)的狀態(tài)參數。
　?。?） 數據管理：依據不同運行參數的變化快慢和重要程度，建立生產(chǎn)歷史數據庫，存儲生產(chǎn)原始數據，供統計分析使用。利用實(shí)時(shí)數據庫和歷史數據庫中的數據進(jìn)行比較和分析，得出一些有用的經(jīng)驗參數，有利于優(yōu)化控制，并把一些必要的參數和結果顯示到實(shí)時(shí)畫(huà)面和報表中去。
　?。?） 報警功能：當某一模擬量（如流量、電導、水位等）測量值超過(guò)給定范圍或某一開(kāi)關(guān)量（如電機啟停、閥門(mén)開(kāi)關(guān)）發(fā)生變位時(shí)，可根據不同的需要發(fā)出不同等級的報警。另外還可對PLC進(jìn)行診斷報警。
（5） 打印功能：可以實(shí)現報表和趨勢打印以及各種事件和報警實(shí)時(shí)打印。

圖2鍋爐補給水處理控制系統配置
2.2 PLC程序結構及實(shí)現
2.2.1本工程根據工藝特點(diǎn)，在PLC編程中采用子程序調用的形式，這樣不僅程序可讀性強，而且縮短PLC程序掃描周期。以反滲透除鹽系統控制程序為例，根據工藝要求反滲透除鹽系統控制程序包括反滲透裝置閥門(mén)上位機軟手操控制（ROSoftoperation），反滲透除鹽系統備用控制（ROStandby），反滲透除鹽系統運行控制（RORunning）和反滲透除鹽系統沖洗控制（RORinse）。這四種工作狀態(tài)在同一時(shí)刻是唯一的，我們可將其做成子程序的方式，被反滲透程序（RO）調用。反滲透程序（RO）又和報警程序（Alarm）、泵控制程序（PumpControl）、模擬量處理程序（AD003Setting）、地址轉換程序（IOConvert）、液位聯(lián)鎖程序（LevelInterlock）等作為子程序被控制主程序（MainProgram）調用，這樣做大大縮短了PLC的掃描時(shí)間，而且控制思路清晰，程序可讀性強。操作人員只需在上位機上發(fā)出簡(jiǎn)單的指令如，軟手操請求、運行請求、沖洗請求等，控制程序即可按照工藝要求步驟對現場(chǎng)設備進(jìn)行控制。

圖3控制系統部分人機界面

圖4 PLC程序結構圖
對于OMRON PLC C200HE控制器的編程軟件CX-Programmer來(lái)說(shuō)，通過(guò)簡(jiǎn)單的指令既可以實(shí)現子程序調用。例如：
在控制主程序中寫(xiě)入下面的指令，用來(lái)調用“0”號子程序：

在“0”號子程序中的首端寫(xiě)入下面的指令：

在“0”號子程序中的末端寫(xiě)入下面的指令：

這樣就完成了主程序對子程序的調用和子程序的返回。
2.2.2本工程使用的模擬量輸入模塊是OMRON 的AD003，該模塊的實(shí)際使用通道數和模擬量電信號類(lèi)型可以通過(guò)PLC指令靈活配置。本例中每個(gè)模擬量輸入模塊所包含的8個(gè)通道均配置成使用狀態(tài)，模擬量電信號類(lèi)型配置成4~20mA。在模擬量處理程序（AD003Setting）中寫(xiě)入的指令如下：

2.2.3對于OMRON C200HE PLC的模擬量輸入模塊AD003來(lái)說(shuō)，當來(lái)自?xún)x表的4~20mA信號不在4~20mA范圍內（低于零點(diǎn)或超出量程）時(shí)，AD003模塊會(huì )將現場(chǎng)模擬量值轉換成大于1000（16位的二進(jìn)制數）的數值，相應在上位機上會(huì )顯示該模擬量的滿(mǎn)量程值。造成顯示錯誤，引起操作人員誤解。為了避免這種現象發(fā)生，我們需要在程序中去除超出范圍（小于0000(4mA)和大于1000(20mA)）的干擾信號。具體指令如下：

2.2.4對于OMRON PLC與上位機交換的地址，建議將其放在控制主程序中，轉成HR保持數據區格式。
此控制系統運行系統穩定、可靠。極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，該系統有效地解決了生產(chǎn)中的很多問(wèn)題，如減少了生產(chǎn)過(guò)程中的突發(fā)故障，縮短了生產(chǎn)準備時(shí)間和搶修時(shí)間，減少了工人的勞動(dòng)強度，為電廠(chǎng)鍋爐補給水處理創(chuàng )造了可觀(guān)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益，達到了節能、降耗的目的。