摘要：以某核電廠水廠預(yù)處理自動控制系統(tǒng)為例，對水廠預(yù)處理PLC自動控制的邏輯、調(diào)試問題及運(yùn)行實(shí)踐進(jìn)行探討。
0引言
可編程控制器（PLC）是一種含有微處理器的數(shù)字式電子設(shè)備,具有編程方便、快速、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。可編程控制器控制系統(tǒng)由于其功能完善、應(yīng)用靈活、可靠性高等特點(diǎn),有著廣泛的應(yīng)用[1]。本文將以某核電廠水廠預(yù)處理自動控制邏輯為例，對PLC的應(yīng)用進(jìn)行探討，并對調(diào)試中出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析。
1簡介
水廠預(yù)處理自動控制系統(tǒng)使用了Allen-Bradley公司出產(chǎn)的PLC5/20（可編程邏輯控制器），所有的邏輯和數(shù)據(jù)處理、控制信號均由控制間內(nèi)的PLC進(jìn)行管理。整個水廠預(yù)處理系統(tǒng)由PLC進(jìn)行自動或半自動控制，通過HMI上提供的各種軟操作，運(yùn)行人員可以在控制室實(shí)現(xiàn)對整個系統(tǒng)的操作和監(jiān)控。
水廠預(yù)處理系統(tǒng)通過混凝、澄清、過濾等生產(chǎn)工序，生產(chǎn)出滿足生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)的生活水并存儲在3個生活水箱中。生活水在電廠中有兩個主要用途：通過生活水分配系統(tǒng)向1、2號機(jī)組提供生產(chǎn)、設(shè)備冷卻和廠區(qū)生活用水；為水廠除鹽系統(tǒng)生產(chǎn)除鹽水提供足量的生產(chǎn)水。
2澄清池和雙料過濾器的控制邏輯
以預(yù)處理中澄清池和雙料過濾器的控制邏輯為例，對本控制系統(tǒng)在邏輯上采用的安全措施進(jìn)行一些介紹。
2.1澄清池在運(yùn)行時邏輯上的安全控制
把所有影響澄清池運(yùn)行的因素都作為輸入信號，在梯形圖邏輯中對這些信號進(jìn)行處理，判斷澄清池是否具備投運(yùn)條件；對能夠?qū)е鲁吻宄剡\(yùn)行失效的信號進(jìn)行監(jiān)控，在這些出現(xiàn)前系統(tǒng)給出報警信息，提醒運(yùn)行人員關(guān)注，如為了提前預(yù)知澄清池的耙泥機(jī)是否會發(fā)生故障，在梯形圖邏輯中對耙泥機(jī)的扭矩進(jìn)行監(jiān)測，一旦出現(xiàn)高扭矩的情況控制系統(tǒng)在HMI發(fā)出警告提示；在澄清池運(yùn)行期間，全程監(jiān)控化學(xué)藥品的投加、耙泥機(jī)、提升攪拌機(jī)的運(yùn)行，一旦出現(xiàn)問題立即改變澄清池的運(yùn)行狀態(tài)。
2.2雙料過濾器在運(yùn)行時邏輯上的安全控制
和澄清池安全邏輯相似，雙料過濾器的梯形圖也提供了對投運(yùn)條件的邏輯判斷，控制系統(tǒng)會在HMI上給出相關(guān)的提示信息，如投運(yùn)條件不滿足，HMI上的部分功能會被屏蔽，運(yùn)行人員無法進(jìn)行操作。
2.3報警邏輯
在控制系統(tǒng)中有一整套完善的報警邏輯，它在每次掃描周期里都會收集生產(chǎn)過程中的異常信號，并和在上次掃描周期內(nèi)收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，判斷系統(tǒng)是否存在新的報警信號，對于新出現(xiàn)的報警信號報警系統(tǒng)會有5min的聲音提示。同時，在HMI給出相關(guān)信息。
由于在梯形圖內(nèi)編制了大量的安全邏輯，整個控制系統(tǒng)的可靠性大大提高，運(yùn)行人員在控制間通過HMI能夠全盤了解系統(tǒng)運(yùn)行情況，及時掌握系統(tǒng)出現(xiàn)的各種報警，根據(jù)報警信息及時做出處理，這樣又進(jìn)一步保證了控制系統(tǒng)的可靠性。
3PLC內(nèi)部梯形圖子程序的結(jié)構(gòu)
以3臺雙料過濾器的運(yùn)行和反洗控制邏輯為例，對本控制系統(tǒng)PLC內(nèi)部梯形圖子程序的結(jié)構(gòu)進(jìn)行探討。
梯形圖子程序LAD28、LAD29、LAD30分別描述了1#雙料過濾器、2#雙料過濾器、3#雙料過濾器的控制邏輯，而LAD31則描述了雙料過濾器的反洗控制邏輯。這些子程序之間通過對PLC內(nèi)部數(shù)據(jù)位或字節(jié)的讀寫來互相連鎖，參與對方的邏輯控制。
正常運(yùn)行時，水經(jīng)過雙料過濾器入口的流量調(diào)節(jié)閥（FCV），進(jìn)入雙料過濾器，然后通過SEVO（出口閥門）到達(dá)生活水箱。當(dāng)雙料過濾器運(yùn)行時間達(dá)到24h，控制系統(tǒng)會停止雙料過濾器的運(yùn)行并開始進(jìn)入反洗程序。雙料過濾器反洗的主要步驟有：“排水”“空氣擦洗”“充水”“反洗”“沉淀”“正洗”。
在雙料過濾器進(jìn)行“排水”步驟時，圖1中的閥門BWO、BWI、SEVO、AIRI以及入口閥FCV都會被關(guān)閉，閥門AIRO和FRO被打開，雙料過濾器中的水被排到地坑。
在進(jìn)行“空氣擦洗”步驟期間，擦洗風(fēng)機(jī)運(yùn)行，同時閥門AIRI和AIRO被打開，而閥門BWO、BWI、SEVO、FRO以及入口閥FCV都被關(guān)閉。在完成上一步驟后，雙料過濾器進(jìn)入“充水”步驟，此時閥門BWO、BWI、SEVO、FRO和AIRI被關(guān)閉，只有閥門AIRO和入口閥FCV被打開。此后，雙料過濾器進(jìn)入“反洗”步驟，系統(tǒng)關(guān)閉閥門SEVO、FRO、AIRI、AIRO以及入口閥FCV，同時閥門BWO和BWI被打開，系統(tǒng)啟動反洗泵，生活水箱中的產(chǎn)品水被用來對雙料過濾器進(jìn)行反洗。
在“反洗”步驟結(jié)束后，雙料過濾器進(jìn)入“沉淀”步驟，此時，閥門SEVO、FRO、AIRI、AIRO、BWO和BWI以及入口閥FCV都被關(guān)閉。反洗程序的最后一步是“正洗”，此時閥門FRO和入口閥FCV被打開，而其它閥門
SEVO、AIRI、AIRO、BWO和BWI都會被關(guān)閉，雙料過濾器在“正洗”步驟期間它的出水不進(jìn)入生活水箱而是被排放到地坑。
為了實(shí)現(xiàn)上述控制過程，每個雙料過濾器都有對應(yīng)的梯形圖子程序來實(shí)現(xiàn)自己的運(yùn)行控制?？紤]到3個雙料過濾器的反洗過程完全相同，相關(guān)設(shè)備的控制已經(jīng)在各自的梯形圖子程序中完成。因此，3個壓力過濾器的反洗單獨(dú)作為一個控制子程序，每個壓力過濾器在需要進(jìn)行反洗時，通過自己運(yùn)行狀態(tài)的變化直接進(jìn)入反洗控制。通過這種邏輯劃分，提高了整個系統(tǒng)控制邏輯的執(zhí)行速度，并且減少PLC內(nèi)部存儲單元的消耗。
1#雙料過濾器所對應(yīng)的子程序LAD28，從邏輯語句0000到0006，主要是PLC對1#雙料過濾器監(jiān)測信號的處理。如邏輯語句0000到0001，它為3臺雙料過濾器的進(jìn)出口壓差提供一個高壓差報警邏輯，當(dāng)現(xiàn)場的壓差開關(guān)動作后，PLC會接收到一個高壓差信號，此時PLC開始記時，一旦此信號存在時間超過30s，系統(tǒng)就會產(chǎn)生一個報警。而邏輯語句0002到0003為1#雙料過濾器的流量提供監(jiān)測處理，當(dāng)PLC發(fā)現(xiàn)入口流量大于等于175m3/s或者小于等于50m3/s并且超過30s時，控制系統(tǒng)會給出流量報警。邏輯語句0004到0006，提供了對濾料捕捉器的壓差和雙料過濾器出口濁度的監(jiān)測。
在子程序LAD28中，邏輯語句0008主要對雙料過濾器是否具備投運(yùn)條件進(jìn)行邏輯判斷。從邏輯語句0009到0014對雙料過濾器的運(yùn)行方式進(jìn)行邏輯控制。從邏輯語句0015到0020對雙料過濾器在運(yùn)行中各種狀態(tài)的確定和變換進(jìn)行邏輯處理，并記錄運(yùn)行時間。邏輯語句0021到0024根據(jù)生活水箱液位和雙料過濾器入口流量的控制關(guān)系，對雙料過濾器不同狀態(tài)下的入口調(diào)節(jié)閥進(jìn)行邏輯運(yùn)算。邏輯語句0025到0033，根據(jù)控制要求處理在每種運(yùn)行狀態(tài)下相關(guān)閥門的開/關(guān)。
雙料過濾器反洗過程由子程序LAD31統(tǒng)一進(jìn)行控制。在這個子程序中，PLC需要判斷反洗過程是自動控制還是手動控制；反洗的條件是否具備；在反洗過程中是否存在需要暫停反洗的條件；在反洗過程暫停后還需要判斷是否允許繼續(xù)；對反洗過程中的每一步驟進(jìn)行計時；判斷反洗的每個步驟是否完成，是否允許進(jìn)入下一步驟；在反洗的所有步驟結(jié)束后，對相關(guān)的控制文件初始化，以準(zhǔn)備下一次雙料過濾器的反洗。
PLC在對雙料過濾器進(jìn)行控制時，采用了順序輸出指令（SQO），利用SQO順序輸出功能對多個地址進(jìn)行處理，同時，把SQO的控制文件中POS字節(jié)的值作為不同運(yùn)行狀態(tài)的標(biāo)志，這樣大大減少了PLC內(nèi)部的邏輯語句，縮短了整個控制邏輯的掃描時間。PLC在梯形圖中使用了大量控制文件、計時器和計數(shù)器，利用它們來表示設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、以及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)允許時間。
在梯形圖子程序中，邏輯語句構(gòu)成3種主要功能：安全控制、邏輯處理/運(yùn)算、設(shè)備狀態(tài)控制。通過這3種功能保證了控制正確，避免了故障和異常工況的發(fā)生，減少人員不正確操作帶來的異常。
本控制系統(tǒng)的內(nèi)部邏輯在設(shè)計上以現(xiàn)場主要設(shè)備和工藝過程為主線，把整個系統(tǒng)的復(fù)雜控制分成35個相對簡單的控制子程序，在梯形圖子程序中，通過設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的控制語句集中了設(shè)備所有相關(guān)的邏輯關(guān)系。
4水廠預(yù)處理自動控制系統(tǒng)的調(diào)試及調(diào)試中出現(xiàn)的問題
1）PLC內(nèi)部邏輯在編寫時沒有考慮到現(xiàn)場實(shí)際設(shè)備，導(dǎo)致現(xiàn)場設(shè)備的動作和控制要求不符。
廠家在對PLC內(nèi)梯形圖的編寫和模擬調(diào)試期間，會忽略現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)際情況，很少考慮到現(xiàn)場設(shè)備的輸入/輸出信號和設(shè)備動作的邏輯關(guān)系。一般在PLC內(nèi)部邏輯中，都會默認(rèn)一些常用規(guī)則，如對外輸出信號。對于數(shù)字信號（開關(guān)量信號）來說，例如通斷閥門的開、泵的啟動等在PLC內(nèi)部均會用“1”表示；而對于模擬量信號來說，它們的輸出是一個具體的數(shù)值，如調(diào)節(jié)閥的開度，“100”對應(yīng)全開，“0”對應(yīng)全關(guān)。因此，在PLC的梯形圖邏輯中，如果需要打開某個通斷閥門，梯形圖邏輯把相應(yīng)文件地址賦值為“1”，PLC會對相應(yīng)的I/O模塊中的通道進(jìn)行輸出，相當(dāng)于閥門控制回路中的常開接點(diǎn)閉合；如果是需要增加某個流量調(diào)節(jié)閥的開度，在梯形圖邏輯中通過運(yùn)算，會在相應(yīng)的文件地址中進(jìn)行賦值，PLC把這個數(shù)值傳送到對應(yīng)的模擬量輸出I/O模塊中，模塊把這個數(shù)值轉(zhuǎn)變成4mA～20mA的電流信號，并通過流量調(diào)節(jié)閥的控制回路送給閥門的信號接受部分，閥門定位器將根據(jù)這個電流信號控制流量調(diào)節(jié)閥的開度。
在通常情況下，在圖2(A)中會選用失電排氣類型的電磁閥，既電磁閥控制回路帶電后，儀表用壓縮空氣正常供給通斷氣動閥，此閥門全開；當(dāng)電磁閥的控制回路失電后，通斷氣動閥會失去閥門的驅(qū)動壓縮空氣，此閥門全關(guān)。圖2(B)中的閥門定位器根據(jù)傳送來的電流信號，通過處理輸出相對應(yīng)壓力的壓縮空氣，控制調(diào)節(jié)閥的開度。通常都是4mA對應(yīng)調(diào)節(jié)閥的0%開度，20mA對應(yīng)調(diào)節(jié)閥的100%開度。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，為滿足某些特殊要求，圖2(A)中會選用帶電排氣類型的電磁閥。當(dāng)PLC的控制邏輯需要打開通斷氣動閥時，閥門相應(yīng)的輸出I/O模塊通道在PLC內(nèi)的文件地址會被賦值“1”，I/O模塊通道此時相當(dāng)于一對閉合接點(diǎn)，電磁閥的控制回路帶電，通斷氣動閥失氣關(guān)閉，這樣控制意圖和現(xiàn)場設(shè)備的實(shí)際動作正好相反。
在圖2(B)中，閥門定位器的輸入電流信號和輸出的氣壓存在著正反比的關(guān)系，通常一般選用的是正比關(guān)系，既4mA對應(yīng)最小輸出壓力，20mA對應(yīng)最大輸出壓力。如果現(xiàn)場閥門定位器的輸入和輸出是反比關(guān)系，而PLC內(nèi)的梯形圖邏輯在進(jìn)行閥位輸出時依舊是正比關(guān)系，那么調(diào)節(jié)閥的開度會和控制要求相反。比如：水廠預(yù)處理雙料過濾器的流量控制，梯形圖子程序LAD28中邏輯語句0021，根據(jù)生活水箱的液位以及3臺雙料過濾器的運(yùn)行狀態(tài)，控制邏輯會把3臺雙料過濾器進(jìn)水流量的運(yùn)算結(jié)果分別放入3個數(shù)據(jù)地址。而梯形圖中的其它子程序把這3個數(shù)據(jù)地址內(nèi)的值作為設(shè)定值，分別對雙料過濾器的入口流量調(diào)節(jié)閥進(jìn)行PID控制，運(yùn)算結(jié)果被傳送到相應(yīng)的模擬量I/O模塊中，最終形成4mA～20mA的電流信號。如果此時閥門定位器的輸入和輸出是反比關(guān)系，那么，實(shí)際流量調(diào)節(jié)閥的閥門開度就等于100%減去邏輯控制要求的閥門開度。
為了避免可能存在的此類問題對系統(tǒng)運(yùn)行造成的影響，在現(xiàn)場調(diào)試時，必須要檢查、核實(shí)PLC內(nèi)每個輸出量在梯形圖內(nèi)的控制邏輯是正確的；對PLC每個輸出信號所在的控制回路進(jìn)行檢查，確認(rèn)沒有反比關(guān)系存在，如果存在反比關(guān)系，那么，為保證控制意圖和現(xiàn)場設(shè)備動作一致，在PLC的梯形圖邏輯中進(jìn)行相關(guān)輸出前必須取反。
2）控制系統(tǒng)在HMI上存在錯誤，導(dǎo)致運(yùn)行人員得到錯誤的現(xiàn)場信息。
在HMI上顯示的參數(shù)和報警以及設(shè)備狀態(tài)和PLC內(nèi)的數(shù)據(jù)文件存在著映射關(guān)系，PLC內(nèi)這些被映射的數(shù)據(jù)文件一旦發(fā)生變化，在HMI上的相關(guān)顯示內(nèi)容也會跟著改變。這類問題在調(diào)試中相對來說是最好解決的，只要擁有組態(tài)軟件的編輯權(quán)限，就能夠直接對這些錯誤進(jìn)行修改。
HMI上的所有顯示信息都是以PLC內(nèi)部的數(shù)據(jù)文件為依據(jù)的，如果在編寫HMI的過程中發(fā)生錯誤，使得某個顯示信息錯誤的映射到PLC內(nèi)其它數(shù)據(jù)文件上，那么在運(yùn)行中HMI上這個顯示信息就會和現(xiàn)場實(shí)際情況不一致。在調(diào)試中需要對PLC內(nèi)每個HMI上顯示信息映射的數(shù)據(jù)文件進(jìn)行測試，人為改變這些數(shù)據(jù)文件的值，確認(rèn)HMI上顯示信息能夠正確反應(yīng)PLC內(nèi)這些數(shù)據(jù)文件的變化。或者在HMI上改變設(shè)備和系統(tǒng)的狀態(tài)，在PLC內(nèi)檢查顯示信息映射的數(shù)據(jù)文件能夠發(fā)生正確變化。
5水廠預(yù)處理自動控制系統(tǒng)的運(yùn)行實(shí)踐
水廠預(yù)處理在正式運(yùn)行后也逐漸暴露出一些問題，這些問題主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
1）在水廠預(yù)處理控制系統(tǒng)中，如果運(yùn)行人員對某臺雙料過濾器進(jìn)行反洗，并且在反洗完成后再次讓此雙料過濾器進(jìn)入反洗過程，此時雙料過濾器的控制會發(fā)生死鎖。在系統(tǒng)自動控制的情況下，由于雙料過濾器的運(yùn)行、反洗、備用都是完全由系統(tǒng)控制的，這個死鎖能夠被避免。但是，在HMI上手動控制雙料過濾器的運(yùn)行狀態(tài)時，由于人員的操作失誤可能會導(dǎo)致雙料過濾器反洗死鎖。
查看兩個梯形圖子程序LAD28和LAD31，對雙料過濾器的運(yùn)行、反洗、備用之間的轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析，查找死鎖產(chǎn)生原因。
先對梯形圖子程序LAD28中的邏輯進(jìn)行分析：
從邏輯語句0000到0006，對雙料過濾器的各類運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，這些邏輯不直接參與雙料過濾器的控制，它們屬于控制系統(tǒng)的安全控制部分。而邏輯語句0007對雙料過濾器的投運(yùn)條件進(jìn)行判斷，這個邏輯不參與雙料過濾器的控制，但是和HMI的提示信息連鎖，能夠在HMI給運(yùn)行人員提供警告的作用。
邏輯語句0008主要對雙料過濾器是否存在投運(yùn)需求進(jìn)行邏輯判斷。邏輯語句0009判斷控制系統(tǒng)目前使用的控制方式，是自動模式還是半自動模式。邏輯語句0010判斷是否1#雙料過濾器處于OFF，并對相應(yīng)的內(nèi)部數(shù)據(jù)N13：0/0進(jìn)行賦值。邏輯語句0011和0014，確定了1#雙料過濾器是處于“LEAD”還是“LAG”或者兩者都不是，并通過對內(nèi)部數(shù)據(jù)N13：0/8和N13：0/9的賦值參與系統(tǒng)的自動模式控制。
邏輯語句0015是對1#雙料過濾器的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行控制的主要部分，它和邏輯語句0016、0017、0018、0019、0020共同完成1#雙料過濾器的狀態(tài)控制。當(dāng)1#雙料過濾器在備用狀態(tài)時，如果不是自動控制模式，只要按下HMI的"SERVICE"按鈕，就會進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)；如果是自動控制模式，只要存在投運(yùn)的要求并且處于“LEAD”或“LAG”時，1#雙料過濾器也能自動進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。只要1#雙料過濾器處于運(yùn)行狀態(tài)，一旦出現(xiàn)運(yùn)行超時信號，并且另外兩臺雙料過濾器不處于反洗或存在反洗要求時，1#雙料過濾器就會出現(xiàn)反洗要求。此時，如果系統(tǒng)是自動控制模式，1#雙料過濾器會自動進(jìn)入反洗狀態(tài)，并在反洗結(jié)束后變成備用狀態(tài)；如果不是自動控制模式，運(yùn)行人員在HMI上按下“反洗要求”按鈕后，在HMI的反洗操作界面上按下“反洗開始”按鈕，1#雙料過濾器進(jìn)入反洗狀態(tài)，當(dāng)反洗結(jié)束時1#雙料過濾器進(jìn)入備用狀態(tài)。
邏輯語句0021主要是根據(jù)工藝要求，當(dāng)生活水箱液位從95%～50%發(fā)生變化時，3臺雙料過濾器總流量從250m3/h～370m3/h變化，并對每一臺雙料過濾器的允許流量進(jìn)行計算。而邏輯語句0022、0023和0024，在自動控制模式下把這些計算值作為SP值，對雙料過濾器的入口調(diào)節(jié)閥的開度進(jìn)行PID控制。同時，控制反洗時雙料過濾器的入口流量調(diào)節(jié)閥的開度。
從邏輯語句0025到0033，對1#雙料過濾器在不同運(yùn)行狀態(tài)時的相關(guān)設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)1#雙料過濾器的備用、運(yùn)行、反洗以及水質(zhì)取樣。
繼續(xù)對梯形圖子程序LAD31中的邏輯進(jìn)行分析：
邏輯語句0000確定了雙料過濾器反洗控制模式，是自動還是半自動。邏輯語句0001對雙料過濾器的反洗條件進(jìn)行判斷。邏輯語句0002確認(rèn)雙料過濾器反洗過程是否會被暫停。邏輯語句0003判斷雙料過濾器反洗過程是否繼續(xù)。從邏輯語句0004到0009，對雙料過濾器反洗狀態(tài)的變換進(jìn)行邏輯控制，其中，邏輯語句0006是反洗步驟順序進(jìn)行的關(guān)鍵。當(dāng)1#雙料過濾器進(jìn)入反洗時，觸發(fā)SQO指令，在N17：11內(nèi)存放的時間值被輸出到計數(shù)器C5：6.PRE，反洗進(jìn)入第一步驟，同時計數(shù)器開始記數(shù)；當(dāng)反洗處于第1到第6任何步驟時，控制系統(tǒng)在自動控制模式下每一步驟的時間完成后，或者在半自動模式下按“下一步驟”按鈕，都會觸發(fā)SQO指令，反洗進(jìn)入下一步，同時把這一步驟的時間放入計數(shù)器C5：6.PRE。當(dāng)反洗處于最后一步并觸發(fā)SQO指令后，控制系統(tǒng)的控制邏輯對SQO指令進(jìn)行復(fù)位，為下次雙料過濾器反洗作好準(zhǔn)備。
梯形圖LAD28和LAD31能夠按照工藝要求實(shí)現(xiàn)雙料過濾器的運(yùn)行控制邏輯，但是沒有注意到梯形圖子程序LAD28和LAD31之間的一個不在設(shè)計意圖內(nèi)的隱藏連鎖，下面對這個隱藏的連鎖進(jìn)行解說。
當(dāng)1#雙料過濾器反洗完成后，R6:5被復(fù)位，同時N13:0/7被鎖定為1。如果此時直接手動進(jìn)入反洗，在HMI上按下“反洗請求”按鈕，N13:66/3會被賦值為1。根據(jù)LAD28中邏輯語句0019中描述，R6:2.POS將會被賦值為3，緊接著在邏輯語句0020中把N13:0/5賦值為1，雙料過濾器進(jìn)入反洗準(zhǔn)備狀態(tài)。
在按下雙料過濾器反洗界面中的開始按鈕后，當(dāng)新的掃描周期開始并執(zhí)行到LAD28中邏輯語句0015時，會觸發(fā)一個SQO指令，使得R6:2.POS被賦值為4。當(dāng)執(zhí)行到邏輯語句0020時，N13:0/6會被賦值為1，此時雙料過濾器進(jìn)入正在反洗狀態(tài)。隨著程序執(zhí)行到梯形圖子程序LAD31中的邏輯語句0006時，由于條件滿足，一個新的SQO指令被觸發(fā)，使得R6:5.POS被賦值為1，反洗進(jìn)入排水狀態(tài)。
當(dāng)新的掃描周期開始后，并再次執(zhí)行到LAD28中邏輯語句0015時，由于N13:0/7一直被鎖定在1，并且此時雙料過濾器處于正在反洗狀態(tài)，既N13:0/6為1。因此，SQO指令再次被觸發(fā)，使R6:2.POS被賦值為5。當(dāng)程序繼續(xù)執(zhí)行到邏輯語句0018時，由于R6:2.POS為5，導(dǎo)致R6:2被復(fù)位，R6:2.POS變成0。在執(zhí)行邏輯語句0020后，N13:0/1會被賦值為1，雙料過濾器的反洗狀態(tài)變成備用狀態(tài)，而N13:0/6同時變成0。
雙料過濾器的反洗依舊在繼續(xù)，隨著一次次出現(xiàn)的掃描周期，LAD31中的邏輯語句0006不斷的被執(zhí)行，直到R6:5.POS變成7后，在執(zhí)行本程序的邏輯語句0008時，由于N13:0/6為0，導(dǎo)致程序無法對R6:5進(jìn)行復(fù)位，使得R6:5.POS在以后掃描周期中始終為7。此時，反洗死鎖，其它的雙料過濾器無法進(jìn)行反洗。
通過上面的分析，發(fā)現(xiàn)死鎖產(chǎn)生的主要原因是：在邏輯控制設(shè)計過程中忽略了程序掃描的先后順序，導(dǎo)致雙料過濾器在連續(xù)兩次反洗后出現(xiàn)死鎖?，F(xiàn)在運(yùn)行過程中已經(jīng)采取相應(yīng)措施避免死鎖的發(fā)生，當(dāng)某臺雙料過濾器在反洗結(jié)束后需要再次進(jìn)行反洗時，必須先進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，此后允許雙料過濾器進(jìn)入反洗。一旦出現(xiàn)死鎖，可以通過對R6:5.POS進(jìn)行復(fù)位，使雙料過濾器的反洗邏輯能夠正常初始化，解除死鎖狀態(tài)。
PLC內(nèi)部邏輯容易存在隱藏錯誤，在系統(tǒng)運(yùn)行期間這些隱藏錯誤會導(dǎo)致局部控制出現(xiàn)死鎖。自動控制系統(tǒng)需要處理的邏輯關(guān)系非常多，它不僅僅包含了設(shè)備正常運(yùn)行的控制邏輯，還在其中設(shè)置了很多安全連鎖，所有這些使得控制系統(tǒng)內(nèi)部的邏輯非常復(fù)雜，也容易在這些正常的邏輯關(guān)系下隱藏少數(shù)不在設(shè)計意圖內(nèi)的非正常邏輯，這些非正常邏輯中有些是良性的，它們不會影響控制系統(tǒng)的運(yùn)行；而有些是惡性的，它們在某些條件下能夠被激活，影響控制系統(tǒng)的正?？刂?，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)的死鎖。對于這類PLC內(nèi)部邏輯中存在的隱性錯誤在調(diào)試中是很難發(fā)現(xiàn)的，大多數(shù)是經(jīng)過長期運(yùn)行后才能逐漸暴露出來。
2）水廠預(yù)處理系統(tǒng)中的雙料過濾器在采用反洗自動模式控制時，控制系統(tǒng)將按照界面上顯示的時間自動執(zhí)行每一步驟，但是由于計算錯誤或者其他原因，實(shí)際操作中反洗的第1步“排水”和第3步“充水”在界面上設(shè)定的時間是不合理的，如果雙料過濾器的排水時間達(dá)到16min，雙料過濾器內(nèi)的水將會被排空，直接影響到反洗第2步“空氣擦洗”的效果；而在進(jìn)行反洗第3步“充水”時，必須要根據(jù)現(xiàn)場雙料過濾器的排氣管是否有水溢流來判斷水是否真正的充滿罐體。
為了解決上述問題，在實(shí)際運(yùn)行中采用半自動控制模式來控制雙料過濾器的反洗，運(yùn)行人員直接參與控制過程。在進(jìn)行反洗的第1步“排水”時，運(yùn)行人員通過反洗地
坑液位的上升來判斷是否結(jié)束“排水”。
由于雙料過濾器的運(yùn)行采用半自動模式，因此系統(tǒng)出水余氯的控制需要由運(yùn)行人員根據(jù)出水流量，在HMI上調(diào)節(jié)次氯酸鈉的行程，維持系統(tǒng)出水正常余氯含量。
6結(jié)束語
經(jīng)過調(diào)試和多年運(yùn)行的驗證，水廠預(yù)處理控制系統(tǒng)是一套成功的自動控制系統(tǒng)，整個系統(tǒng)的設(shè)計方案安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、易于編程、操作及維修。PLC控制系統(tǒng)功能完善、結(jié)構(gòu)簡單、組態(tài)靈活并具有較強(qiáng)的抗干擾能力，已成為水廠現(xiàn)代化運(yùn)行管理的重要組成部分，其先進(jìn)的自控技術(shù)，不僅解決了以往水處理過程的工況復(fù)雜、成本高等難題，而且提高了生產(chǎn)效率，降低了能源消耗，使水處理的各操作環(huán)節(jié)更加精確化，提高了供水質(zhì)量和生產(chǎn)效率。
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