用PLC和变频器实现给水加氨的自动控制
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摘 要：江苏新海发电有限公司2*330 MW机组锅炉给水加氨有3台给水加药泵，二开一备用，原有的控制器为单机控制，备用泵手动切换，设备老化，操作困难，设备故障率高，维护量大，为此，考虑采用变频调速技术进行改造，用plc实现自动调节和各种控制功能。运行实践证明，该方案稳定可靠，经济效果明显。
关键词：PLC 给水加氨 变频器 自动调节
中图分类号：TP27 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）04（b）-0096-01
本企业所用的锅炉给水自动加氨控制系统比较落后，操作困难且容易发生故障，因此采用PLC和变频器进行改造，下面对具体改造方案和结果进行探讨。
1 锅炉给水自动加氨控制系统工艺要求
（1）锅炉给水自动加氨控制系统在正常生产过程中，由1#给水加药泵实施向15#机组除氧器水箱出口下降管加氨，由3#给水加药泵实施向16#机组除氧器水箱出口下降管加氨。2#加药泵作为备用泵，根据备用泵状态进行切换。
（2）当正使用的加药泵的控制方式“就地―远控”开关处在“就地”时，设备均在就地进行操作，PLC和上位机起监视作用，在远控时，执行控制和远操。
（3）保持省煤器入口pH值控制在设定范围内。
（4）对加药泵及变频器运行状态动态监测，以实现动态检修。
2 锅炉给水自动加氨控制系统系统控制原理
由省煤器入口pH值控制加药量，以pH值作为反馈量对加药量进行PID控制，输出为控制加药泵变频器的输出频率值。设定一个低的pH值，当pH小于此值时，启动加药泵，设定一个高的pH值，当pH值大与此值时，停止加药泵。根据pH值的大小由PLC内PID功能模块进行PID运算，控制变频器来改变电动机转速，达到所要求的PH值。当pH值低与低的pH设定值时，省煤器入口pH值偏低，则提高变频器输出频率，使电动机转速加快，增大加药量；当pH值高与高pH值时，省煤器入口pH值偏高，则降低变频器输出频率，使电动机转速降低，减少加药量，直至不加药。这样不断的调整，使pH值稳定在设定范围内。系统结构如图1所示：
3 锅炉给水自动加氨控制系统设计方案
新海发电有限公司2台三十万机组化学控制系统包括上位机（包括通讯网络），PLC控制系统急救地控制仪表，水系统监控系统包括制氢站，反渗透，水汽站三个系统组成，自动加氨控制系统是水汽站系统的一部分，它包括上位机一台（ifix画面创建软件），S7-300系列的CPU315-2DP属于最高端产品，15#机组和16#机组各一台5288型在线PH仪表，以及三台变频器，接触器，操作按钮等组成。
该自动加氨控制系统采用PLC实现加氨泵的自动控制，以及启停，备用切换，故障报警，加氨泵保护等各种控制功能的实现，由上位机实现对控制过程和设备的监视，实现人机接口。
3.1 PID运算功能的实现
S7-300系列CPU315-2DP具有连续调节功能块FB41，使用时只要将设定值，过程变量，手动值等值输入FB41，产生背景数据块DB41，就能较好完成所要的PID调节。
在调试过程中，根据目标值要求的范围进行背景数据块DB41的数据调整，直至达到要求值。
3.2 启动
在上位机画面上（使用IFIX画面创建软件），设有远控/自动变频，远控/手动变频，远控/工频，按钮。现场控制柜上有远控/就地 按钮，可以现场工频启动电机。
3.3 运行
正常情况下，自动加氨程序运行，1#加氨泵给11#机组加氨，3#加氨泵给12#机组加氨，2#加氨泵备用。
从现场5288型PH表送入的PH值信号，以4～20 ma模拟量的形式进入PLC模拟量通道，经过FC105的数值转换后，根据值的大小进行FB41的PID调节，输出变频器的频率值，经过FC106的数值转换后，由PLC模拟量输出通道输出到变频器，控制加氨泵的转速，最终控制锅炉给水的加氨量，保证锅炉给水的品质。
3.4 停止
上位机画面上设有停止按钮，控制自动加氨程序的执行与停止。现场控制柜上有启停按钮控制整个系统的启停。
3.5 切换
在上位机画面上有2#备用泵的控制按钮，分别为2备1和2备3。2#加氨泵的控制程序与其他2台泵相同，控制数据的输入采用数据块的方式。
当1#加氨泵故障时，投入2#加氨泵，同时把控制1#加氨泵的数据送入2#加氨泵的控制程序；控制2#加氨泵向11#机组锅炉给水加氨。
当3#加氨泵故障时，投入2#加氨泵，同时把控制3#加氨泵的数据送入2#加氨泵的控制程序；控制2#加氨泵向12#机组锅炉给水加氨。
当1#加氨泵和3#加氨泵正常时，2#加氨泵无论采用那台泵的数据，2#加氨泵都不启动，处于被用状态。
3.6 数据显视和故障报警
在上位机画面作出电机故障报警和PH值，变频值等信号的显示和报警。便于运行人员对加氨过程的监视和操作。及时发现故障和处理。
3.7 人机接口
上位机采用IFIX的画面创建程序，有良好的人机互动界面，可以直接在画面上设定变频器的手动输入频率和加氨时间，操作简单可靠。
4 结语
本系统采用PLC后，组成闭环自动控制，实现自动调节，运行更加稳定可靠。采用上位机，可以就地和远控操作，方式简单、灵活；实现水汽站无人值班；系统可扩展性好，易与其他系统联网，组成辅网，集中操控；在调试过程中，要注意PLC输出变频器信号和变频器自工作变频范围的配合，调整变频器在最佳工作范围，避免变频器和电机损坏；在5288 pH计模拟量信号4～20 ma值送入PLC模块前，必须经隔离开关隔离，减少信号的跳变。
参考文献
[1] 廖常初.西门子S7-300/400 PLC应用技术[M].机械工业出版社，2011.
[2] 阳胜峰，吴志敏.图解西门子S7-300/400PLC编程技术[M].中国电力出版社，2010.
[3] 山西省电力工业局.热工仪表及自动装置[M].中国电力出版社，1996.
[4] 电厂化学仪表计量确认审查委员会.电厂化学仪表与计量[M].中国电力出版社，2003.