PLC 在电厂化学水处理系统的应用

摘要：本文介绍化学水处理系统和

PLC 控制系统，并对西门子 S7-400 系列 PLC 控制系统

在电厂化学水处理系统的应用进行了研究。

 

　　关键词：化学水处理系统；

PLC 控制系统；程序设计；STEP7；Profibus 总线 

　　前言

 

　　随着计算机网络和控制技术的发展，充分发挥现有装置的功能，实现资源共享，提高
劳动生产率和企业安全管理水平。使用开放性、标准化的工业以太网功能将不同厂家的控制
系统相互连接已经成为技术发展的必然所在，也是辅控网建设所依托的重要技术平台。控制
方式也由原来的分散控制发展为集中控制。正是在这种发展的需求下

,可编程控制器应运而

生。由于可编程控制器

(PLC)具有体积小、抗干扰能力强、组态灵活等优点,因而在电厂控制系

统中得到非常广泛的应用。

 

　　

1 化学水处理系统工艺简介 

　　电厂化学水处理的目的是预防电厂和其它装置的热力设备结垢、腐蚀和结盐。其处理的
方法是利用离子交换器中离子交换树脂将水中溶盐的离子吸收。离子交换器包括阳离子交换
器（又称阳床）、阴离子交换器（阴床）、混合离子交换器（混床）。离子交换器运行一段时
间后交换树脂会失效，必须进行再生（还原），阳床用盐酸作为再生剂，阴床用液碱
（

NaOH）作为再生剂，混床的再生则是酸碱同时注入。 

　　本公司化学水处理系统由高效过滤器、阳床、阴床、混床及辅助设备组成。整个工艺系统
分化学除盐系统和酸碱再生系统。其中化学水的处理分过滤、一级除盐和二级除盐

3 个阶段。

其处理过程为：工业水进入生水罐，后经生水泵进入高效过滤器除去悬浮物等杂质，再经
过阳床

(阳离子交换器)通过等摩尔的置换反应除去 Ca2+、Mg2+、N+等阳离子，后进入真空

除气塔利用真空除气的原理即利用水在饱和状态下气体溶解度接近于零的特点，去除水中
溶 解 的

CO2 和 O2 等 气 体 ， 出 来 经 中 间 泵 进 入 阴 床 ( 阴 离 子 交 换 器 ) 除 去

Cl-、SO42-、HCO3-、HSiO3-等阴离子，得到一级除盐水，然后再通过混床(混合离子交换器)
进行二级除盐，得到高品质的二级除盐水（此时化学水导电度一般小于

0.2μs／cm），二

级除盐水进入除盐水箱，经除盐水泵送给电厂锅炉和其它装置。化学水处理系统工艺流程见
图

1。酸碱再生系统主要是完成离子交换器（阳床、阴床、混床）失效后再生（还原）的酸碱

加注任务。

 

　　

2 PLC 控制系统构成 

　　整套

PLC 控制系统由上位机和下位机组成。上位机与下位机通过专用网卡连接到

Profibus 总 线 网 ， Profibus 总 线 为 环 形 网 ， 由 光 纤 通 过 适 配 器 相 连 ， DELL 
Optiplex330、Siemens  S7-400 均是环形 Profibus 总线网上的节点。 
　　上位机由

4 台 DELL Optiplex330 工作站组成，其操作系统为 Windows 2000 Professional 

SP4，每台工作站通过 CP5613 卡连到 Profibus 总线网，工作站之间通过 Hub 构成以太网，
目的是用于工程师站绘制监控图的分发。工作站上除了安装操作系统外，还要安装

CP5613

卡驱动程序、

HMI 组态软件 WinCC、SIMATICManager（STEP7 编程软件）以及 license 文件。

 
　　下位机由

4 组 S7-400 控制器构成，分别负责老厂、新厂、预处理和混床的控制，其 CPU

型号为

414-2DP。每个控制器下挂多个 ET-200M 远程从站，ET-200M 机架上配有 S7-300 系

列

I/O 模块，I/O 约 2500 点，其中模拟量约 300 点，开关量约 2200 点。S7-400 控制器通过

CP443-5 卡连接到 Profibus 总线网，ET-200M(远程 I/O 模块)通过 IM153 卡与 S7-400 控制器
连接并与其构成

Profibus-DP 网。PLC 系统网络配置见图 2，可以看出系统由 3 层网络构成，