0 引 言
我國是燃煤大國，煤炭占一次能源消費總量的75％。隨著煤炭消費的不斷增長，燃煤排放的二氧化硫也不斷增加，致使我國酸雨和二氧化硫污染日趨嚴(yán)重。為了實現(xiàn)SO2的減排目標(biāo)，國家制定了一系列的環(huán)保措施。目前國內(nèi)煙氣脫硫工藝設(shè)備的設(shè)計、制造、安裝和調(diào)試水平已有了大幅度的提高，已建成、投運了一大批大型機組火電機組煙氣脫硫系統(tǒng)。但據(jù)了解，目前投運的火力發(fā)電廠都還存在著不少這樣或那樣的技術(shù)問題，其中熱工自動化投入水平不高是其中的一個重要技術(shù)問題，如測量不準(zhǔn)，系統(tǒng)自動投不上，系統(tǒng)調(diào)節(jié)品質(zhì)差等，致使一些電廠的脫硫系統(tǒng)出現(xiàn)運行故障多、不能與發(fā)電機組完全同步運行或運行中脫硫效率達(dá)不到設(shè)計值或系統(tǒng)運行成本高等問題。對于整個煙氣脫硫系統(tǒng)，作為監(jiān)視、控制脫硫系統(tǒng)運行的控制系統(tǒng)是重要的組成部分，它既要保證脫硫系統(tǒng)的正常工作和異常工況的系統(tǒng)安全，又要與單元機組控制系統(tǒng)相協(xié)調(diào)，保證鍋爐的安全運行。
控制系統(tǒng)采用DCS雖然自動化程度大為提高，但由于脫硫工藝系統(tǒng)總的監(jiān)控點數(shù)(一般為600～1 000點)遠(yuǎn)低于能滿足單元機組控制的DCS系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)規(guī)模(一般為5 000～10 000點)，造成控制系統(tǒng)造價偏高，經(jīng)濟(jì)性下降。目前，國內(nèi)許多電廠在煙氣脫硫控制上己開始嘗試采用可編程控制器PLC作為控制主機，將脫硫控制納入全廠輔助系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)集中監(jiān)控，既保證可靠性，又能大幅度降低系統(tǒng)造價。
本文研究采用可編程控制器PLC作為控制主機，進(jìn)行脫硫控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計，給出了具體的設(shè)計方案及各功能模塊的詳細(xì)設(shè)計?，F(xiàn)場實際運行結(jié)果證明了設(shè)計方法的有效性。

1 煙氣脫硫工藝流程
石灰石／石膏濕法煙氣脫硫的基本工藝流程為：鍋爐煙氣經(jīng)過除塵器除塵后，由引風(fēng)機送入脫硫系統(tǒng)，煙氣由進(jìn)口煙道進(jìn)入由增壓風(fēng)機增壓后，經(jīng)氣氣換熱器(GGH)降溫，進(jìn)入吸收塔。在吸收塔內(nèi)，煙氣由下向上流動，石灰石漿液由上向下洗滌煙氣，在吸收塔底部，鼓入空氣進(jìn)行氧化，生成的石膏由石膏漿液泵送人脫水系統(tǒng)圖1是典型的石灰石／石膏濕法煙氣脫硫工藝流程圖。

石灰石／石膏濕法脫硫工藝系統(tǒng)(單臺機組)主要由八個子系統(tǒng)組成，分別為煙氣系統(tǒng)、吸收氧化系統(tǒng)、石灰石漿液制備系統(tǒng)、脫水及輸送系統(tǒng)，排放系統(tǒng)、工藝和工業(yè)水系統(tǒng)、雜用和儀用空氣系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)。每個系統(tǒng)都是一個完整的子系統(tǒng)，當(dāng)以PLC作為系統(tǒng)主控機時，每個子系統(tǒng)可以作為PLC的一個功能模塊。
2 脫硫控制系統(tǒng)設(shè)計
2．1 設(shè)計方案分析
根據(jù)對脫硫工藝及控制系統(tǒng)功能的要求，目前通常采用的脫硫控制系統(tǒng)有三種：
(1)采用模擬儀表和工控機的控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于中、小型電廠，系統(tǒng)配置簡潔，造價較低。但在一些大、中型的控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)要同現(xiàn)場其他電氣設(shè)備實現(xiàn)各種聯(lián)鎖關(guān)系，在這種情況下，單一依靠工控機以及模擬儀表無法實現(xiàn)這些復(fù)雜的控制功能，系統(tǒng)的可靠性較低。
(2)采用DCS的控制系統(tǒng)，充分利用DCS的軟、硬件資源，提高系統(tǒng)的可靠性。但由于DCS系統(tǒng)造價較高，所以一般在一些有著較為全面規(guī)范的大中型控制系統(tǒng)中使用。
(3)采用PLC和工控機的控制系統(tǒng)，將PLC作為系統(tǒng)的控制核心，工控機與PLC結(jié)合，并實現(xiàn)通訊。PLC是面向工業(yè)發(fā)展起來的一種新型的工業(yè)控制器，具有編程靈活、功能齊全、控制簡單、使用方便、抗干擾能力強、體積小、重量輕、耗電省等特點，在工業(yè)生產(chǎn)過程控制中得到了廣泛的應(yīng)用。近幾年，在脫硫系統(tǒng)中廣泛采用了PLC控制，改善了工人的工作環(huán)境，提高了脫硫的效率，取得了很大的經(jīng)濟(jì)成效。
在分析、比較上述三種脫硫控制系統(tǒng)設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了由工控機和PLC組成的上下位機脫硫控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示。系統(tǒng)以“研華”IPC－6102工業(yè)控制計算機(PC)作為系統(tǒng)上位機，配以PHILIPS 21寸彩色顯示器，激光打印機和鍵盤等；西門子(SIEMENs)SEMATIC S7－300可編程控制器作為系統(tǒng)下位機。PC通過適配器MPI卡(多點接口卡)與PLC互相通訊、互相聯(lián)系。為確保突然停電時不影響上位機監(jiān)控系統(tǒng)的運行，系統(tǒng)配置有UPS(Uninter－ruptible Power Supply，不間斷電源)。PLC用于現(xiàn)場設(shè)備參數(shù)和信號的采集、運算、調(diào)節(jié)輸出、控制各設(shè)備運行；上位機主要用于工藝運行參數(shù)設(shè)定、系統(tǒng)調(diào)節(jié)參數(shù)設(shè)定、實時運行曲線檢測和設(shè)備故障報警等，實現(xiàn)脫硫控制過程的自動化管理與控制。

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