Aplicación de PLC en sistema de tratamiento de agua
Aplicación de PLC en sistemas de tratamiento químico de agua (1) Resumen: Este artículo presenta el método de control de PLC en el tratamiento químico de agua en plantas de energía.
El principal método de tratamiento químico del agua es el intercambio iónico. Es decir, la resina de intercambio iónico se utiliza para absorber iones disueltos en agua. Según los requisitos de operación, el PLC necesita controlar la operación, el apagado y la regeneración del lecho positivo, el lecho negativo y el lecho mixto de los dos sistemas. El funcionamiento y regeneración de ambas series se puede realizar pulsando la tecla de selección o de forma automática. Cuando avance, opere de acuerdo con el programa programado y use el botón de avance para girar. Una vez ejecutados todos los programas, el dispositivo volverá automáticamente a cero.
El diseño del programa del sistema de control del programa de agua de alimentación de la caldera se puede basar en las instrucciones de programación del PLC de la serie FX-2 de Mitsubishi, y el sistema de control de relé convencional se puede transformar en un programa de diagrama de escalera PLC.
Palabras clave: Programa de control PLC
Procedimiento
El tratamiento químico de agua en centrales eléctricas incluye el tratamiento de agua de alimentación de calderas, el tratamiento de agua de condensado y el tratamiento de aguas residuales. Su propósito es evitar que los equipos térmicos se incrusten, se corroan y se acumulen sal, garantizar una producción confiable, ahorrar agua tanto como sea posible y controlar la contaminación ambiental. El proceso de tratamiento químico del agua es muy complejo. Antiguamente se utilizaban relés para el control de programas. Debido a la complejidad de la instalación y el cableado, la dificultad en la modificación del programa, el mantenimiento pesado y el envejecimiento del equipo, su confiabilidad es pobre y su tasa de operación es baja.
Para mejorar las deficiencias del control de relés, la aplicación de PLC al control del programa puede resolver eficazmente los problemas anteriores.
El PLC tiene alta confiabilidad, fácil programación, uso simple, bajos requisitos ambientales y fácil configuración y conexión con otros equipos. En vista de las ventajas anteriores, el PLC se puede utilizar en sistemas de tratamiento químico de agua para resolver problemas en el control de relés.
El principal método de tratamiento químico del agua es el intercambio iónico, que utiliza resina de intercambio iónico para absorber iones de sales disueltas en el agua. Después de funcionar durante un cierto período de tiempo, la resina de intercambio iónico fallará y es necesario detener la operación para regenerar y restaurar la resina para que pueda reutilizarse. Para hacer esto, se requieren dos conjuntos de equipos para funcionar y cambiar por turnos. La aplicación del dispositivo PLC se complementa con algunos equipos externos, que pueden controlar fácilmente el funcionamiento y la conmutación de dos conjuntos de equipos. La operación, apagado y regeneración de las dos series de lecho positivo, lecho negativo y lecho mixto son operación de la serie #1, regeneración de la serie 2# y operación de la serie 2# y regeneración de la serie 1#. El funcionamiento y regeneración de ambas series se puede realizar de forma lenta o automática seleccionando las teclas. Al avanzar lentamente, opere de acuerdo con el programa programado y use el botón de avance lento para cambiar el número de pasos en automático, el dispositivo girará automáticamente desde el tiempo preestablecido de acuerdo con el comando de inicio emitido por el operador. Una vez ejecutados todos los programas, el dispositivo volverá automáticamente a cero.
1. Introducción al PLC
Un controlador programable es un sistema electrónico utilizado para operaciones digitales y está especialmente diseñado para aplicaciones en entornos industriales. Utiliza una memoria programable para almacenar programas, realizar operaciones lógicas, control de secuencia, temporización, conteo y operaciones aritméticas y otras instrucciones orientadas al usuario, y controlar varios tipos de máquinas o procesos de producción a través de entradas y salidas digitales o analógicas. Los controladores programables y sus dispositivos periféricos relacionados están diseñados según el principio de fácil integración de los sistemas de control industrial y expansión de sus funciones. Tiene las siguientes características:
(1) Alta confiabilidad
Se puede decir que hasta ahora ningún equipo de control industrial puede alcanzar la confiabilidad de los controladores programables. La confiabilidad continúa mejorando. la mejora del nivel del dispositivo. Por ejemplo, el tiempo medio entre fallos de las series Mitsubishi F1 y F2 puede alcanzar las 300.000 horas. La fiabilidad de una serie es varios órdenes de magnitud superior. En particular, el sistema redundante de múltiples máquinas y el sistema de votación recientemente desarrollados aumentan aún más. fiabilidad. De hecho, si un dispositivo de control puede funcionar de forma continua durante más de 20 años sin problemas, se puede considerar un dispositivo que nunca fallará en el mundo actual de tecnología que cambia rápidamente. Mitsubishi Corporation ha anunciado que sus controladores programables ya no estarán marcados con indicadores de confiabilidad porque los indicadores no tienen sentido para los controladores programables. Se puede decir que la mayoría de las fallas que ocurren durante el uso de controladores programables son causadas por interruptores, sensores y actuadores externos al controlador programable, en lugar del controlador programable en sí.
¿Cómo logra el controlador programable una confiabilidad tan alta? Primero puede ver las razones del fracaso y cómo resolver estos problemas.
Las causas de fallo de cualquier dispositivo electrónico se pueden dividir en dos categorías: externas e internas. Los factores externos son principalmente interferencias electromagnéticas, interferencias de radiación e interferencias introducidas por líneas de entrada y salida y líneas eléctricas. La influencia de la temperatura ambiente, el polvo y los gases nocivos; vibraciones y golpes que causan daños y desconexión del equipo.
Las razones internas son principalmente fallas y envejecimiento del dispositivo, errores de pérdida de información de almacenamiento, errores de rama de programa, errores de evaluación de condiciones, entrada de operación Bucle infinito.
En vista de las razones anteriores, podemos resolver el problema de confiabilidad tanto desde el punto de vista del software como del hardware.
En términos de hardware, el primer paso es seleccionar componentes de alta calidad y luego diseñar una estructura de sistema razonable, fortalecer y simplificar la instalación y facilitar la resistencia al impacto. Se presentan requisitos estrictos. para el proceso de diseño, procesamiento y soldadura de placas de circuito impreso. Sobre esta base, el controlador programable también adopta los siguientes métodos únicos:
Todos los circuitos de entrada y salida adoptan aislamiento fotoeléctrico, lo cual es beneficioso para resistir interferencias eléctricas y facilitar la conexión a tierra.
Aplicación de PLC en sistemas de tratamiento químico de agua (2)① Los terminales de E/S no solo tienen filtrado de señal analógica convencional, sino también filtrado de señal digital.
② El blindaje electromagnético se utiliza internamente para evitar interferencias de radiación.
(3) Utilice circuitos de alimentación avanzados para evitar interferencias procedentes de la conexión en serie de circuitos de alimentación. Alguien ha hecho experimentos. En el controlador programable Mitsubishi serie F1, la interferencia del tren de pulsos con un valor pico a pico de 4000 V desde el bucle de alimentación o una interrupción instantánea de la alimentación durante 30 ms no tendrá ningún impacto en el controlador programable.
(4) Adopte procedimientos de circuito razonables una vez que un determinado módulo falle, el funcionamiento normal de toda la máquina no se verá afectado durante la depuración del complemento en línea.
En términos de software, se han tomado las siguientes medidas:
①El despertador WDT está configurado y el controlador programable actualizará el WDT regularmente cuando esté en funcionamiento. Si se produce un bucle infinito en el programa, se puede saltar y reiniciar inmediatamente y se emitirá una alarma.
(2) Para evitar operaciones incorrectas causadas por errores del programa, el programa será revisado y verificado cada vez que se escanee. Una vez que el programa cometa un error, inmediatamente emitirá una alarma y dejará de ejecutarse.
(3) Los programas y datos dinámicos están respaldados por baterías. Después de un corte de energía, la operación se detiene, pero el estado y la información relevantes no se perderán.
④ Verifique la CPU y otros circuitos internos en cualquier momento e informe a la policía de inmediato si hay un error. El programa también está configurado para verificar e informar errores en los circuitos del programa del usuario. No se pueden ejecutar programas o parámetros incorrectos.
Después de tomar las medidas anteriores, la confiabilidad del controlador programable ha mejorado enormemente. De hecho, desde la perspectiva del usuario, la base principal para elegir un controlador programable es la confiabilidad. Los siguientes son los resultados de la encuesta de usuarios de PLC de EE. UU. de 1982.
(2) Programación cómoda y fácil de usar.
El controlador programable utiliza un diagrama de escalera, que es muy parecido al diagrama de cableado del circuito real. Este método de programación gráfica es fácil de entender y editar, e incluso los trabajadores comunes pueden aprender a usarlo en poco tiempo. Alguien ha dicho que en el futuro los trabajadores eléctricos de las fábricas automatizadas tendrán un destornillador en la pierna izquierda y un programador en la cintura derecha.
Para simplificar aún más la programación, el trabajo de programación se centra en la idea de diseño en sí en lugar de en cómo implementarla. Los controladores programables actuales también diseñan sistemas de instrucción para problemas específicos, como instrucciones de control de secuencia, instrucciones de diagrama de flujo, etc., lo cual es muy importante para acelerar el desarrollo del sistema.
Desde una perspectiva de hardware, es muy conveniente utilizar un controlador programable para el cableado y la configuración. No es necesario crear muchos circuitos de interfaz después de la programación y la depuración de simulación en el laboratorio, se puede instalar y depurar con éxito muy rápidamente en el sitio.
(3) Bajos requisitos medioambientales
El controlador programable es adecuado para entornos industriales hostiles.
(4) Fácil de conectar con otros dispositivos.
El principio de interfaz del controlador programable es minimizar el cableado externo y la conversión de nivel.
Para valores de conmutación, la entrada puede ser un interruptor de descarga eléctrica pasiva o una salida de transistor de colector abierto; la salida tiene diferentes formas, como relés, tiristores y transistores, y se puede conectar directamente a varios tipos. de contactores, electroválvulas, etc.
Para señales analógicas, siempre que el nivel de la señal analógica esté dentro de un cierto rango (generalmente -10 V o -20 mA), las características de conversión se pueden configurar libremente según sea necesario sin conversión de nivel adicional. Además, existen convertidores A/D con entrada directa de termopares, e incluso los amplificadores y la compensación de unión fría son redundantes.
La salida de audio proporciona una excusa en la forma más conveniente para varias pantallas y una gran cantidad de problemas se resuelven dentro del controlador programable.
La comunicación de datos solo requiere cables coaxiales e interfaces RS232 y TS422 normales. Los usuarios no necesitan considerar configuraciones específicas como la velocidad de baudios y las regulaciones de comunicación.
2. Flujo del proceso
El principal método de tratamiento químico del agua es el intercambio iónico, que utiliza resina de intercambio iónico para absorber iones de sales disueltas en el agua. Después de una determinada operación, la resina de intercambio iónico fallará y es necesario detener la operación para regenerar (restaurar) la resina de intercambio iónico para que se pueda reutilizar (use regeneración ácida cuando la resina de intercambio catiónico sea efectiva y use álcali). regeneración cuando la resina de intercambio aniónico es ineficaz). Para garantizar un suministro ininterrumpido de agua, el taller de tratamiento químico de agua de la central eléctrica está equipado con múltiples conjuntos de intercambiadores de iones para su regeneración.
El diagrama esquemático del sistema de agua de alimentación de la caldera se muestra en la Figura 2.1. El sistema consta de dos series de más de 20 equipos, que incluyen lecho catiónico (intercambiador de cationes), eliminador de carbón, tanque de agua intermedio, lecho aniónico (intercambiador aniónico), lecho mixto (intercambiador de iones mixto) y tanque de agua desalada. El sistema controlado por programa controla cada válvula, bomba de agua y ventilador en el flujo del proceso, selecciona la serie #1 o la serie #2 para que funcione de acuerdo con el tiempo de funcionamiento y muestra la dirección de flujo real del flujo del proceso en la simulación del proceso. diagrama.
3. Rango de control y modo de operación del dispositivo de control del programa
De acuerdo con los requisitos de operación, el dispositivo de control del programa necesita controlar el funcionamiento, apagado y regeneración del lecho positivo, Serie de lecho negativo y lecho mixto, su modo de operación se divide en operación en serie 1#, regeneración en serie 2#, operación en serie 2# y regeneración en serie 1#. El funcionamiento y regeneración de ambas series se puede realizar de forma lenta o automática seleccionando las teclas. Al correr, opere de acuerdo con el programa programado y use el botón de avance para cambiar el número de pasos en modo automático; de acuerdo con el comando de inicio emitido por el operador, la longitud del paso cambiará automáticamente desde el tiempo preestablecido después de que se ejecuten todos los programas. ejecutado, el dispositivo volverá automáticamente a cero.
4. Programación
El diseño del programa del sistema de control del programa de agua de alimentación de la caldera puede convertir el sistema de relé convencional en un programa de escalera PLC de acuerdo con las instrucciones de programación del PLC FX-2. El sistema de control incluye control del programa de apagado y depuración de lecho positivo y negativo de la serie N.° 1, control del programa de apagado y depuración de lecho positivo y negativo de la serie N.° 2, control del programa de regeneración de lecho positivo y negativo de la serie N.° 1, depuración de lecho mixto y operación de apagado. control de programa y control de programa de regeneración de lecho mixto. Este artículo toma como ejemplo el diseño del programa de control de funcionamiento positivo de la cama de la serie n.º 1. El diagrama de flujo del programa de depuración de lecho de la serie n.º 1 se muestra en la Figura 4.1, y su correspondiente programa de diagrama de escalera se muestra en la Figura 4.2.
Descripción del diagrama de escalera:
M105: símbolo de depuración de la serie #1
Y1: abre la válvula positiva de entrada de agua del lecho #1.
M8100-M8103: Pasos del registro de cambio
Y2: Abra la válvula de escape en la parte superior de la cama de álamo n.° 1.
Y3: Arranque la bomba de agua limpia n.º 1.
Y4: Encienda la bomba de agua dulce n.º 2.
Y5: Abra la puerta principal de la cama Yang n.º 1.
Y6: Abre la puerta de salida del balcón n.º 1.
Y7: Enciende el ventilador #1CO2.
Y10: Entrada de registro de desplazamiento
Y11: Terminal de control de reloj
X10: Terminal de reset
X11: Botón de puesta en funcionamiento.
X12: Botón de funcionamiento de la bomba de agua limpia n.° 1
X13: Botón de inicio de la bomba de agua limpia n.° 2
M101: Marca de depuración de la bomba de agua limpia n.° 1
M102: Señal de funcionamiento de la bomba de agua dulce n.° 2
El control de pasos del lecho de ánodo de la serie n.° 1 está controlado por el registro de desplazamiento SFTR. El terminal de entrada de conteo del registro de desplazamiento es Y10, el terminal de control de reloj es Y11 y el terminal de reinicio es X10.
La operación de alineación de la plataforma de la serie #1 tiene tres pasos, que son controlados por el primer, segundo y tercer paso del registro de desplazamiento respectivamente. El tiempo de cada paso es controlado por el terminal de control del reloj, y el circuito de sincronización de la serie #1 genera pulsos de sincronización (cuando se enciende M8100, el temporizador T3 genera un pulso de reloj cada 1 minuto; cuando se enciende M8101, el temporizador T4 genera un pulso del reloj cada 3 minutos). Los pasos restantes del registro de desplazamiento se utilizan para el control de pasos de la operación del lecho negativo de la serie #1.
Cuando la serie n.º 1 se pone en funcionamiento y el indicador de funcionamiento de la serie n.º 1 es M100=1, la válvula positiva de entrada de agua del lecho n.º 1, la válvula de escape superior y la bomba de agua limpia n.º 1 se activan. abierto al mismo tiempo. Después de 1 minuto, M810. Abra la válvula de escape positiva n.° 1 y cierre la válvula de escape superior. Después de 3 minutos, cuando M8101=0 y M8102=1, cierre la puerta de salida de la cama Yang n.º 1 y póngala en funcionamiento.
5. Instrucciones del programa en escalera
LD M100
OUT Y1
OUT T0
K2400
p>LD M100
y M8100
Configurar Y2
SALIDA T1
K600
LD M100
MC N0
SP M0
LD M101
Salida Y3
LD M102
SALIDA Y4
Número de MCR
LD M8101
y M100
Establezca Y5
Salida de T2
K1800
LD T1
y M100
RST Y2
LDI M8100
ANI M8101
ANI M8102
También T2
y M100
RST Y5
LD T0
Con M100
SALIDA Y6
SALIDA Y7
LD M105
Con Y10
O Y11
O X10
SFTR M8100—M8105
LD X11
SALIDA M105
LD M105
MC N1
SP M1
LD M8100
ANI T3
Salida T3
K600
LD M8101
Arnie T4
Fuera de T4
K1800
MCR N1
LD X11
SALIDA M106
LD X12
SALIDA M102
LD X13
OUT M103
Fin
Las instrucciones son las siguientes:
LD X1
Configuración Y15
Kit Y16
p>Kit Y17
SALIDA T1
K18000
LD T1
SALIDA T2
K18000
LD T2
RST Y15
RST Y16
RST Y17
Fin