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1  引言
    浙江某發電廠三期工程(2×300MW機組)的水務控制系統主要作用是控制和改善電廠的水質，包括凝結水精處理控制系統、渣水處理控制系統、酸堿再生控制系統、加藥控制系統、取樣控制系統、工業水泵房控制系統。其中的自動加藥系統是整個水務控制系統中最重要的系統，本文著重講ControlLogix在自動加藥系統的運用。控制系統采用AB公司的ControlLogix可編程控制器進行順序控制，雙機熱備、雙網冗余的形式使系統穩定高效。

2  控制要求
    加藥控制系統包括加磷酸鹽、加聯氨、加氨、加十八胺4個子系統。
2.1  加磷酸鹽系統
    加磷酸鹽系統包括三臺磷酸鹽計量泵(二用一備)、三個磷酸鹽溶液箱、三臺磷酸鹽溶液箱攪拌器。根據爐水磷酸根信號來調節磷酸鹽計量泵。采用計量泵將磷酸鹽藥液直接加入鍋爐汽包內，維護磷酸根含量0.5～3.0mg/L。當爐水PH異常時，或機組處于低負荷運行時，可實施爐水協調處理。把磷酸氫二鈉溶液或NaOH的綜合溶液加入爐水中，調節爐水PH值達9.0～10.0。泵與泵聯鎖，當酸鹽溶液箱液位高、低時報警， 低低時自動停泵，參見圖1。

圖1     磷酸鹽系統

2.2  加聯氨系統
    加聯氨系統包括六臺聯氨計量泵、二個聯氨溶液箱、二臺聯氨溶液箱攪拌器。泵與泵聯鎖，當溶液箱液位高、低時報警，低低時自動停泵。
其中三臺泵(二用一備)將濃度為0.1～0.2％的聯氨溶液加入除氧器下降管，加藥量由自動控制的方式來完成，控制信號來源于給水流量信號和除氧器水箱出口溶氧表信號。
另三臺泵(二用一備)根據需要手動將聯氨加入閉式循環冷卻水中，參見圖2所示。

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圖2     聯氨系統

2.3  加氨系統
    加氨系統包括6臺氨計量泵、2個氨溶液箱、2臺氨溶液箱攪拌器。氨加藥裝置將給水PH值調節在8.8～9.3范圍內,以達到中和給水中的CO2,緩解金屬腐蝕，同時，也是給后級水系統提供良好的水質條件。按工藝過程要求，把加氨裝置劃分為兩個工作單元:
    其中3臺泵(二用一備)向凝結水精處理出口母管加入0.3～0.5％氨溶液，取凝結水流量信號及凝結水精處理出口PH表控制計量泵加藥量，實現凝結水精處理加氨過程的自動控制，調節性能的不確定度小于0.2PH值。泵與泵聯鎖，當溶液箱液位高、低時報警，低低時自動停泵。
    向除氧器下降管中加入0.3～0.5%的氨溶液，采用雙電控的方式來進行控制。當給水流量波動時，由給水流量信號控制變頻器進行比例調節，有效抑制由于負荷變化而引起的PH值波動。由省煤器PH表發送的電流信號(4～20mA)為反饋信號，調整計量泵沖程，修正PH值的偏差量，控制PH值不確定度小于0.2PH值。泵與泵聯鎖，當溶液箱液位高、低時報警，低低時自動停泵，參見圖3所示:

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圖3     氨系統

2.4  加十八胺系統
    加十八胺系統包括2臺十八胺計量泵(一用一備)、2個十八胺溶液箱、2臺十八胺溶液箱攪拌器。加藥是通過計量泵手動調節的方式進行，在停爐前3小時，按1.5～2%濃度比加入給水母管,保持給水中十八胺含量為2～3mg/L。泵與泵聯鎖，當溶液箱液位高、低時報警，低低時自動停泵，參見圖4所示:

圖4     胺系統

2.5  問題分析
    此控制系統中的聯鎖和報警功能很容易在Control Logix中實現，現場碰到的問題主要是如何實現自動加藥的問題。
    磷酸鹽自動加藥系統根據爐水磷酸鹽濃度來調節計量泵頻率，計量泵轉速改變從而改變磷酸鹽的加藥量，使爐水磷酸鹽濃度維持在設定值附近。
    自動加氨系統是根據凝結水精處理混床出口的凝結水PH信號來調節計量泵頻率，計量泵轉速改變從而改變氨的加藥量，使出口PH維持在設定值。

3  系統設計[1]

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3.1  控制結構
    運用ControlLogix中的PID指令，來控制過程變量:PID指令接受來自模擬量輸入模塊的過程變量PV(出口PH值)，并且通過模擬量輸出模塊調節控制變量CV(計量泵頻率)輸出，以保持過程變量在希望的設定點SP(PH期望值)。具體控制系統工藝參見圖5所示:

圖5     工藝控制系統圖

3.2  PID配置[2]
    ControlLogix PLC的PID 組態設計參見圖6所示:

圖 6     PID配置指令

    在PID設置框中可設置比例(Kc)、積分(Ti)、微分(Td)系數值，參見圖7所示。

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圖7     設置PID值

4  PID參數整定
4.1  PID對系統性能的影響[3]
    (1) 比例系數P對系統性能的影響
    比例系數加大，使系統的動作靈敏，速度加快，穩態誤差減小;P偏大，振蕩次數加多，調節時間加長;P太大時，系統會趨于不穩定;P太小，又會使系統的動作緩慢。
    (2) 積分控制I對系統性能的影響
    積分作用使系統的穩定性下降，I小(積分作用強)會使系統不穩定，但能消除穩態誤差，提高系統的控制精度。 
    (3) 微分控制D對系統性能的影響
    微分作用可以改善動態特性，D偏大時，超調量較大，調節時間較短;D偏小時，超調量也較大，調節時間也較長;只有D合適，才能使超調量較小，減短調節時間。
4.2  PID參數整定[4]
    一般工程項目的PID參數整定方法都采用經驗公式或經驗數據來設置。
    (1) 首先將I、D設置為0，只用純比例，調P值在控制范圍內成臨界振蕩狀態，記下臨界振蕩的周期Ts;
    (2) 設定Kc值=純比例時的P值
    (3) 在一定的控制度下通過公式計算得到參數Ti、Td值。其中一種經驗公式為:控制精度=1.05%，則Ti=0.49Ts、Td=0.14Ts
    (4) 也可參照PID經驗數據
    溫度T: P=20～60%,T=180～600s,D=3～180s;
    壓力P: P=30～70%,T=24～180s;
    液位L: P=20～80%,T=60～300s;
    流量L: P=40～100%,T=6～60s。

5  結束語
    可編程控制器(PLC)系統運用于電廠輔控控制系統，具有集成度高，組網靈活，管理能力強的特點。PLC中的PID調節配置內容豐富、控制調節精度高，充分體現了系統的高靈活性和穩定性。本文提出的PID調節方法具有設置迅速、控制質量好的特點。其控制可靠性和準確性得到電廠業主好評。