編程邏輯控制器（PLC）于60年代末期在美國首先出現, 是70年代發展起來的新一代工業控制裝置, 是自動控制、計算機和通信技術相結合的產物,是一種專門用于工業生產過程控制的現場設備。 由于可編程邏輯控制器（PLC）具有體積小、抗干擾能力強、可靠性高、應用范圍廣和價格低廉等特點, 使其在中小型工業設備自動控制方面得以廣泛應用。火力發電廠輔助系統, 如除灰系統、補給水處理系統、凝結水精處理系統、廢水處理系統、輸煤系統等, 普遍應用了PLC 控制技術。 本文主要介紹為賈汪發電廠4×135MW 機組水汽品質實時監控系統開發的基于PLC 的控制系統。該系統具有控制功能強、編程簡單、實現工藝聯鎖方便、維護方便, 可在線修改邏輯等特點。PLC 不僅能完成復雜的繼電器控制邏輯, 而且也能實現模擬量的控制, 甚至智能控制, 并能實現遠程通訊、聯網及上位機監控等。 1．工藝要求 賈汪發電廠水汽品質實時監控系統主要包括水汽監測系統與自動加藥控制系統。 水汽監測系統主要采集取樣架儀表變送過來的模擬量信號和開關量信號, 進行必要的處理、顯示、保存。對發電廠4臺機組各個管道內的水或蒸汽的溫度、電導率、pH值、溶氧量、含氧量、含鈉量等進行實時監控, 以便隨時了解水汽的品質。 自動加藥控制系統主要包括加氨、加聯氨、加磷酸鹽等。它由相關數據采集反饋儀表、變頻器、加藥泵等設備組成, 泵的啟ö停及頻率直接由儀表反饋信號值決定。它的功能是對水與蒸汽的加藥處理過程進行自動控制和調節, 使處理后水汽的品質指標達到要求的范圍。 2．控制系統 水汽品質實時監控系統與水汽取樣架相配套。 系統采集取樣架儀表變送過來的模擬量信號和開關量信號, 進行必要的處理后顯示并保存; 系統同時具有對加藥系統進行實時監控的功能。本系統I/O 點數量分別為: DI點120 個、DO點60個、AI點124個、AO點32個。 系統實現了以下功能:顯示功能: 通過操作員站CRT 畫面對整個工藝系統進行監視, 控制室不設常規控制儀表盤。 CRT屏幕能顯示工藝流程和測量參數, 以及控制對象的狀態。 控制功能: 在控制室能對現場設備進行遠程控制, 且可由PLC邏輯實現處理過程的自動控制。 報警功能: 當設備運行狀態變化或者現場參數超過給定范圍時, 要求按照等級顯示報警, 重要設備和參數有語音報警功能。 打印功能: 可以實現報表、報警信息和某重要參數的歷史數據打印功能。 （1）硬件配置 水汽品質實時監控系統由兩臺工控機、一個電源柜、兩個程控柜及傳感器和二次回路組成。程控柜內有雙機熱備雙網冗余的PLC 可編程控制器一套,程控對象為水汽品質實時監控系統中的所有設備。 上位機主要作為監控畫面與邏輯組態使用, 使用了西門子IL40 型工控機。上位機運行Windows2000 操作系統下的PLC應用軟件, 提供圖形、列表、操作等功能, 并可通過打印機輸出歷史數據。下位機選用Schneider 電氣公司Modicon TSXQuantum PLC 系列, 作為邏輯編程、信號處理、時序控制、PID 控制、數學運算、過程控制之用。 本控制方案采用標準的二級網絡結構, 上層為通用型、開放式的以太網（Etheret） , 構成管理級網絡; 下層使用可靠性好、使用簡便的ModBus Plus（MB+） 協議, 構成控制網絡。 本PLC系統是雙機熱備結構。根據主機投入的先后, 先投入的一臺處于主控地位, 另一臺處于備用狀態。這兩臺主機通過裝在這兩個機架中的熱備模塊不斷地交換信息, 使處于備用狀態的主機得到與主控狀態下的主機一樣的最新信息。一旦主控的主機發生故障而退出控制時, 后備主機能無擾動地接過全部控制, 使控制不致中斷, 有效地提高了系統的可靠性。 I/O 模塊用于與現場設備的連接, 本系統使用了4只DI （開關量輸入） 模塊、2只DO （開關量輸出）模塊、8只AI（模擬量輸入） 模塊和2只AO （模擬量輸出） 模塊。DI 模塊用來接收現場的壓力開關、液位開關和狀態開關等開關量輸入信號。PLC 提供對現場輸入干接點的“查詢”電壓為48V; 開關量輸出模塊對外輸出DC 24V 電壓, 通過中間繼電器驅動現場的電動機和電動閥門; 模擬量輸入模塊用以接收現場的液位計、電導儀表等反饋的4～20 mA電流信號, 并將其轉換為相應的實際參數; 模擬量輸出模塊對外提供4～20 mA 電流, 供變頻器或者調節閥門等設備使用。 （2）軟件配置 在本系統中組態編程軟件為施耐德自動化專用的Concept軟件, 而監控軟件則采用了Intellution公司的IFIX 軟件。 1）Concept軟件特點 Concept 是基于Windows 環境的先進的編程工具。Concept 為控制系統編程提供了包括FBD、LD、SFC、IL、ST、LL 984 等多種編程語言的單一開發環境, 通過使用標準化的編輯器, 用戶可以創建將控制, 通訊和診斷邏輯集成在一起的應用。 Concept 軟件具有以下功能:a.程序開發以最簡單的方式產生最好的程序。梯形圖邏輯和參數號注解的編程可以更清楚地理解程序。以符號編程可使編程人員能比記數碼更為直觀地記住特殊含義的報文。 下拉式菜單, 快速鍵及上下文幫助, 可減少擊鍵次數且可提供命令和指令的詳細說明。 順序功能圖編程（SFC）, 以過程自身的排列說明一個順序的過程, 以更好地組織編程。 梯形圖邏輯宏功能, 它可簡化編程, 對于重復的程序內容可只寫入一次但可經常使用。 輸入和輸出注釋的ASCII文件, 它允許使用字處理器, 這樣具有更好的編輯能力。 b.在線檢查和調試Concept 這一特點使檢查及調試過程簡化。觀察I/O 模塊以確定正在運行的I/O是否良好。 使用SFC 可確定現在正解算的邏輯, 觀察屏幕就可發現在過程中有問題的點, 監視梯形圖邏輯程序中的參數值, 能夠觀察相關的參數而確保指定的操作。 c.對系統進行優化Quantum 主機的掃描速度可高達0.1m s/k , 在邏輯復雜, 網絡數較多以及有多個遠程的時候,Concept可以利用系統結構的解讀邏輯與對I/O 站服務的并行處理手段來優化系統的吞吐量, 即用段調度來修改邏輯的解讀順序, 以提高關鍵I/O 的吞吐量, 改進系統的性能和改善通訊端口的服務。 2）Concept 軟件應用 在賈汪發電廠水汽品質實時監控系統中, 應用了CONCEPT 編程軟件, 使得系統工藝要求易于實現