凝结水精处理系统自动控制及逻辑优化

凝结水精处理系统自动控制及逻辑优化

摘要：凝结水精处理系统（ATE）作为二回路重要的水处理系统，其主要功能是

除去凝结水中的离子态及悬浮状杂质，确保二回路水质满足蒸汽发生器的要求。

本文首先研究了凝结水精处理系统的自动控制的实现，介绍了整个控制系统通过

状态、步序、设备的选择，使设备满足自动动作的条件来实现系统的自动控制方式，同时介绍了设备产生故障状态的几种情况及故障的诊断处理方法。然后，本

文选取调试、运行期间两个控制系统方面的典型问题，分析问题的根本原因，提

出了相应的逻辑优化方案，并优化了梯形图程序。

关键词：凝结水精处理系统；自动控制；逻辑优化；可编程序控制器

1.凝结水精处理系统自动控制简介

1.1凝结水精处理系统概述

凝结水精处理系统（ATE）主系统由5台前置阳床和5台混床组成，此外还有两套完整

的体外再生装置，一套用于前置阳床的阳树脂擦洗和再生，包含两个再生塔，一套用于混床阳、阴树脂的擦洗、分层、分离和再生，包含有4个塔。还设有一套完整的酸、碱贮存及计

量设施，一套完整的酸、碱再生废水中和设施[1]。系统的主要流程如图1。ATE系统主要执

行的功能是：去除热力系统中的腐蚀产物和溶解性物质，减少腐蚀物质在蒸汽发生器内沉积，保证蒸汽发生器的安全稳定运行。[2]

现场硬件配置包含一对冗余控制器，分别安装于不同的冗余机架上。在一对冗余机架中，首先开启的机架将成为主机架。从机架会在通电之后与主机架进行同步。位于主机架上的控

制器成为主控制器，为当前控制系统的控制器[5]。主机架组件出现故障时，会将控制切换到

从控制器。以下任一原因都将导致切换：

（1）主机架出现失电

（2）控制器出现主要故障

（3）在主机架中移除或插入模块，或主机架中的任一模块失效

（4）Controlnet分接头或以太网电缆断开

（5）主控制器发出切换命令

下面选取ATE系统前置阳床PLC程序自动控制的原理进行介绍，其它混床、再生塔、中

和池等设备的自动控制原理及实现方式与阳床基本一致，本文不再展开描述。

2.前置阳床自动控制

2.1前置阳床状态选择

在ATE系统PLC程序中设置了阳床状态选择子程序，1-5号前置阳床通过分别调用这个

子程序来选择不同的状态。前置阳床有11个状态：充水状态、升压状态、备用状态、再循

环状态、运行状态、卸压状态、树脂传出状态、空罐状态、传入状态、运行退到备用状态、

解列状态。图3是阳床状态选择子程序中充水状态、升压状态的简图，阳床的状态选择主要

取决于内部逻辑和外部输入。

图3 前置阳床状态梯形图

当选择的阳床处于自动解列状态，不在再生状态，且ATE系统的进出口电动阀015VL、001VL处于打开状态时，此时在上位机画面上点击阳床运行按钮，选择的阳床就进入充水状态。

当阳床充水完成后，运行条件不变的情况下进入阳床升压状态。

2.2前置阳床步序选择

在每个阳床状态中，还包含一些步序，每个状态包含的步序也不一样。以前置阳床再循

环状态为例，还包括打开再循环阀、打开再循环泵出口阀及进水阀、启动再循环泵、停再循

环泵、维持进水阀开启、开启出水阀等6个步序。每个步序到达设定的时间，或者在上位机

画面上点击步进，就会到下一个步序。步序选择的过程与状态选择类似，本文不做展开描述。

3.逻辑变更优化

通过前期系统调试及运行的经验，总结出目前ATE系统工艺运行存在方面存在以下两个

问题，并从控制系统出发，提出软件变更优化方案，解决问题。

3.1中和池逻辑变更优化

现场问题描述：中和池执行自动排放步序，废水泵出口气动蝶阀切换时，出口压力近

6bar，泵向外喷水。自动模式为两阀门同时动作一开一关，容易引起废水泵短时憋压。而在

手动模式下，将一个阀门先打开，再将另一个阀门关闭，则不会出现泵内压力升高情况。

问题分析：中和池有混合搅拌、加酸调节、加碱调节、输送等待、废水输送5个步序。

以608PS为例，当处于混合搅拌、加酸调节、加碱调节、输送等待几个步序时，608PS启动，637VK关闭，635VK打开，中和池的废水处于打循环的状态。当PH合格，允许排放后，

608PO保持启动，637VK打开，635VK关闭，中和池进入废水输送步序，将废水排放。

图7 中和池流程简图

程序中原梯形图见图8的黑色部分，中和池步序1、2、3、4、5分别是混合搅拌、加酸

调节、加碱调节、输送等待、废水输送步序。当中和池处于自动控制正在进行中和时，在步

序1、2、3、4时，635VK或者636VK会自动打开（取决于正在中和的中和池）；在步序5

时，637VK会自动打开；608PO、609PO未处于检修位，液位不低时，在步序1、2、3、4、5时，608PO或者609PO自动运行（取决于正在中和的中和池）。

635VK或者636VK在步序5废水输送步序时，如果此时637VK未开到位，则635VK和636VK保持开启状态；在637VK开到位后，635VK或者636VK不满足自动开启条件，阀门自

动关闭。在608PO自动启动条件前面加上635VK或者637VK开到位的条件；在609PO自动

启动条件前面加上636VK或者637VK开到位的条件。同时利用下降沿单次触发OSF模块和计

时器打开延时TON模块实现在废水输送步序结束后，637VK保持5秒打开状态的逻辑。下列

的变量状态表格表2可以直观体现出从处于步序5到步序结束5秒之后这一过程中各变量的

状态。

表2 中和池变量状态表

3.2再生逻辑变更优化