毕业论文-600MW化学水预处理控制系统设计.doc

1 选题意义1.1 600MW机组化学水预处理系统的意义随着大型火电机组建设规模的不断扩大,机组的参数与容量不断提高,电厂化学水处理也正发生着深刻的变化.而这种变化的动力,主要来源于高参数大容量机组对水质的要求和环境保护的需要,新的水处理技术与材料的出现及应用又为电厂水处理技术的发展提供了可能.另外,在剧烈的电力市场竞争中,每个电厂都面临着减员增效的压力,面临着生产流程优化重组的需要.在上述各种因素的作用与影响下,电厂化学水处理在技术选用方式,设备布置,工艺流程,控制监测,运行维护,生产管理等环节均发生深刻的变化1.2 采用PLC设计化学水预处理系统的意义集中化控制就是把电厂所有化学水处理的各个子系统合为一套控制系统,取消传统的模拟盘,采用PCL和上位机的2级控制结构,利用PLC对各个系统中的设备分别进行数据采集和控制,上位机和PCL之间通过数据通信接口进行通信.各个子系统以局域网的总线形式集中联接在化学主控制室上位机上,从而实现化学水处理系统相对集中的监视,操作与自动控制正朝着少排污,零排污,少清洗,零清洗的方面发展.随着水资源可持续发展战略的深化,作为耗水大户,合理地利用水资源,提高水的重复利用率已成为电厂水处理工作的紧迫任务.依靠科技进步与管理制度,实现水的循环使用,循序使用(串级使用)和水的回收使用尤为重要.废水的零排放已在部分电厂得到实现,即只能从水体取水而不向水体或周围环境排放任何废水2 设计任务在本设计中依据600WM机组化学水处理控制系统的功能要求，主要完成如下设计: (1). 完成600MW机组化学水预处理系统的功能框图设计。 (2). 完成600MW机组化学水预处理系统的PLC配置及I/O表设计。 (3). 完成600MW机组化学水预处理系统的硬件设计。 (4). 完成600MW机组化学水预处理系统的PLC软件程序设计。 (5). 完成600MW机组化学水预处理系统的组态设计。3 600MW机组化学水预处理系统的工艺分析3.1 化学水预处理 水的预处理的工艺流程通常为：原水混凝沉淀澄清过滤。天然水体中常含有泥沙、粘土、腐殖质等悬浮物和胶体杂质及细菌、真菌、藻类、病毒等微生物，它们在水中具有一定的稳定性，是造成水体混浊、颜色和异味的主要原因。混凝处理、沉降澄清和过滤处理，就是以除去这些杂质为主要目的，使水中悬浮物的含量降至5mg/L以下，即得到澄清水。这称为水的预处理。化学水预处理包括混凝、沉淀澄清、过滤等处理工艺,主要设备有混合器、反应池和沉淀池或澄清池、滤池、水池、水泵以及辅助设备,如混凝剂加药单元、助凝剂加药单元等。3.2 双介质过滤器多介质过滤器也称为压力式过滤器，是纯水制备前期预处理的重要组成部分，适用于进水浊度在小于15NTU的进水；目的是去除水中的悬浮物、颗粒和胶体，降低进水的浊度和SDI值，满足反渗透装置或除盐装置等后续设备的进水要求，双介质过滤器的滤料为石英砂、无烟煤。滤料吸附饱和后，可以通过周期性的气水分别清洗来恢复它的截污能力。图3-1 双介质过滤器结构图3.3 可编程逻辑控制器PLC是一种数字运算的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。它采用可编程的存储器，用来在内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字式、模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。可编程控制器及其有关设备，都应按易于与工业控制器系统联成一体、易于扩充功能的原则设计。可编程控制器是采用微电子技术来完成各种控制功能的自动化设备，按照预先输入的程序控制现场的执行机构，并按照一定规律进行动作。3.4 紫金桥监控组态软件紫金桥监控组态软件是紫金桥公司在长期的工程实践中逐步发展起来的一套计算机监控系统。使用紫金桥监控组态软件，可以方便地构造适应自己需要的“数据监控系统”，在任何需要的时候把生产现场的信息实时地传送到控制室，并且通过局域网和Internet，可以在任何地方访问生产数据，及时了解、评价生产情况和操作水平。紫金桥监控组态软件的基本功能是数据通讯、数据管理、数据交互。具体的说，数据通讯就是从现场获取数据并将它们加工成可利用形式，把需要控制的信号通过计算机直接发送到现场的执行机构，这样就建立了控制软件所需的双向连接。数据管理就是根据用户的需要，对数据进行更深层次的加工，如量程变换、报警、统计、分析等。数据交互就是根据不同用户的需求，把数据以不同的形式提交给用户以实现交互，如现场操作工需要监控，管理人员需要数据报表、工艺工程师要对数据进行分析等，紫金桥监控组态软件为不同的用户提供了丰富的交互手段。4 双介质过滤器反洗操作及控制放案4.1 双介质过滤器反洗操作表4-1 双介质过滤器反洗操作步骤表阀门步骤进水阀出水阀上排阀下排阀反洗泵反洗阀进气阀手动反洗压缩进气门 a步*b步*c步*d步-e步*4.2 操作面板使用紫金桥软件可以按照如下步骤建立工程：第一步：打开工程管理器。安装完成紫金桥监控组态软件后可以通过以下方式进入工程管理器：点击桌面的快捷方式或者选择“程序紫金桥监控组态软件工程管理器”菜单。工程管理器界面如图4-1所示。图4-1工程管理器界面第二步：创建工程。点击“新建工程”，这时将弹出一个对话框，紫金桥监控组态软件会在其安装目录下自动生成新建工程目录，您也可以根据需要，点击来修改生成目录。这里使用默认目录，并将工程名改为“快速入门”，然后点击“确认”按钮，如图4-2所示。图4-2 新建工程定义第三步：进入工程。在工程列表中双击“快速入门”，或者在列表中选择这个工程然后再点击工具栏中的“进入组态”按钮，进入组态开发环境。至此，工程创建完成。通过紫金桥软件，画出火电厂600WM机组化学水处理的模拟现场画面，如下图所示。图4-3 主界面控制监控图图4-4化学水预处理界面 通过手自动切换开关，可以将系统控制在，手动状态和自动状态。当系统投入到自动状态下时，手动去控制的各个阀门开关处于失效状态。无法进行手动操作。只有系统投入到手动状态时才可进行手动操作。手动操作界面如图4-5所示。 图4-5 手动操作图 图4-6 主菜单界面通过主菜单，可以在不同界面之间来回转换，运行人员可以在机组运行时，在不同换面之间来回切换，及时观测到机组是否处于正常运行。当机组发生故障时，运行人员可以通过来回切换界面发现故障产生的原因，及时处理问题，提高机组稳定性。组菜单界面图4-6所示。4.3反洗操作点组态第一步：运行紫金桥工程管理器，新建一个或打开一个已建成的应用工程。进入紫金桥监控组态软件开发系统，双击导航树中“数据库”目录下的“点组态”。第二步：在打开的窗口中选择菜单“编辑/新建”，进入区域和点类型选择。第三步：进入下一步后您将看到如图4-7所示的对话框，在“点名”后的对话框中输入您想命名的点名，此处输入“M01_GAS_PRICE”；在“点说明”后输入“化学水预处理”。点击“确定”按钮完成数据点定义。这时您就可以在表格中看到您创建完成的点。图4-7 点定义对话框 第四步：根据PLC程序和组态图中的需要设计所需要的各个点。如图4-8所示。图4-8 点组态4.4 反洗操作PLC控制流程图 开始正洗静置水反洗自动控制 松滤料、排水空气擦洗手自动切换手动控制 图4-2 反洗操作PLC控制流程图5 双介质过滤器反洗操作硬件设计及软件设计5.1 硬件接线图 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 Q0.6 Q0.7 KM1KM1KM1KM1KM1KM1KM1KM1 S7-200CPU 224XP图5-1 硬件接线图5.2 双介质过滤器反洗操作变量存储表表5-1 双介质过滤器反洗操作变量存储表序 号名 称地 址型 号1手动开关M0.02自动开关M0.13自动开始开关M1.24自动停止开关M1.35手动进水阀开关M3.06手动出水阀开关M3.17手动下排阀开关M3.38手动上排阀开关M3.29手动反洗泵开关M3.410手动反洗阀开关M3.511手动进气阀开关M3.612手动空气压缩门开关M3.713进水阀Q0.014出水阀Q0.115上排阀Q0.216下排阀Q0.317反洗泵Q0.418反洗阀Q0.519进气阀Q0.620空气压缩门Q0.75.3 双介质过滤器反洗操作软件设计主程序设计如图5-2所示，进行手自动切换，当M0.0为真的时候调用子程序I进行自动控制程序。当M0.1为真时进行调用子程序0进行手动操作。 图5-2 主程序图（手自动切换）自动控制程序如图5-4所示，当程序运行到自动控制时，当使M1.2为真时程序就进行自动执行预先规定的任务。当要在中途停止运行时，使M1.3为真就可以停止自动控制的程序的停止。 图5-4 自动控制程序启停图5-5 调用a、b、c步图5-6 调用d、e步图5-7 a步程序图5-8 b步程序图5-9 c步程序图5-10 d步程序图5-11 e步程序 6 总结通过设计掌握了PLC计算机监控系统的设计方法，了解了火电厂化学水处理系统的工艺流程，学到了工业计算机监控系统的组态设计方法和PLC程序设计及其调试方法，真正做到把课本知识应用到工程实践中。让我了解到如何去着手做一个工程。刚接到老师给的题目时，我非常的迷茫，我开始在网上搜索有关化学水处理的相关知识，并在万方数据库查看相关资料，初步了解了一些关于化学水预处理。再结合老师的题目，有了更进一步的了解。接下来，就按照老师的要求开始画组态图。有很多设备图片在图库中没有，我通过最基本的线条等工具，开始组装与图片相似的图。当组态图运行时，我发现我们画的组态图，在显示窗口中显示下，因为我们没有事先进行窗口的合理规划。我不得已，将图片打成组，然后进行缩小，但是在缩小缩小时产生了很多图片的变形。在缩小后，再拆成单元，一个一个的进行修正图片。接下来是编程，然后在机房进行半天的调试。原以为我写的程序很简洁，应为我的每一步都是通过调用子程序进行的。但是在调试的时候还是出现了很多我没有想到的错误。我和组员禤太行进过一个早晨的仔细查找修改，使程序达到我预定的结果。接下来，我和禤太行一起商量，进行对组态图片中各设备的动作进行设置和点组态。我们不断的在修改图片中的个设备的动作，因为我们发现我们最初的的设想有些和工程中的不是很相符，使我们的工程更加接近实际的图片。听了老师的讲解，我开始对我的组态进行美化，是图片看是来更加简洁和逼真，并对每个阀门和开关设置了输入开关，使程序在投入自动运行时，各阀和泵的输入量开关都出于失效状态，使系统在自动时，手动不能操作，只有在自动时才有效。虽然组态图和程序达到了要求，但并不是很完美，因为我现在有很多知识还不了解，我对PLC很多功能不是非常了解，导致出现一些意想不到的问题。两周的PLC课程设计，我对实际工程有了初步的了解，通过这次的课程设计使我懂得了理论与实际相结合的重要性，只有理论学得好是远远不够的，只有把所学的理论知识与实际相结合起来，才能提高自己的实际动手能力、独立思考能力和搜索筛选总结有用信息的能力，也为我们专业课的学习提供了莫大的帮助，更为以后的毕业设计做极好的铺垫。所以真心的再次感谢学校给我们安排的此次课程设计的机会和李老师辛勤的教导！7 参考文献【1】 江秀汉. 可编程序控制器原理及应用M. 西安：西安电子科技大学出版社 1996【2】 宋伯生. 可编程序控制器M. 北京:中国劳动出版社 1993【3】 郁汉琪、郭编.可变程序控制器原理及应用.北京：中国电力出版社，2005【4】 可编程序控制器的原理，应用，试验 机械工业出版社 主编 常斗南【5】 于海琴.21世纪高参数机组电厂化学水处理技术发展探讨.工业水处理2002,20(8):1114.【6】 李元培.火力发电厂水处理及水质控制.北京:中国电力出版社.2000,2【7】 赵玉坤.国内反渗透技术的应用概况.工业水处理.1998,18(4):713【8】 戴云松.火电厂生活污水处理新技术.电力情报.2001,3:5456.【9】 高亮,张兰绪,高瑜.火电厂输煤程序控制和监测保护系统设计.电站系统工程,1998.3【10】 应力,张琳.输煤控制系统硬件结构与上位机监控软件设计.上海海运学院学报【11】 赵林峰.电厂化学水处理系统综合化控制发展趋势.中力.2001,34(8):14161 选题意义11.1 600MW机组化学水预处