軋鋼廠水處理自動控制系統(tǒng)分析

肖剛

摘 要 軋鋼廠水處理自動控制模塊是生產(chǎn)線控制系統(tǒng)內(nèi)相對獨立部分，包含以太網(wǎng)、現(xiàn)場總線等內(nèi)容，可以顯著提升數(shù)據(jù)和信號傳輸?shù)臏蚀_性。本文通過概述水處理生產(chǎn)工藝，圍繞網(wǎng)絡(luò)設(shè)置、PLC等方面研究軋鋼廠水處理自動控制系統(tǒng)，克服敷線較多的情況，提升系統(tǒng)拓展性和可靠性，確保自動化系統(tǒng)運行便捷度。

關(guān)鍵詞 軋鋼廠;水處理;自動控制系統(tǒng)

前言

軋鋼廠生產(chǎn)階段會形成許多廢水，若直接排放會污染環(huán)境，并產(chǎn)生資源浪費情況。當前許多軋鋼廠嘗試開展自主水處理工作，但鋼產(chǎn)量的逐漸提升使得生產(chǎn)規(guī)模增加，進而出現(xiàn)用水緊張的問題，降低地下水位。因此，有必要結(jié)合實際情況完成水處理，實現(xiàn)其循環(huán)利用，節(jié)約資源，發(fā)揮軋鋼廠社會效益和經(jīng)濟效益。

1水處理生產(chǎn)工藝概述

依據(jù)水處理系統(tǒng)工藝流程和設(shè)計水量，可以將水處理過程劃分為三部分，即鐵皮沉淀池、循泵房、化學除油/污泥脫水間[1]。循泵房內(nèi)共包含3個水池，如濁環(huán)水冷/熱水池、凈環(huán)水的冷水池、冷卻塔。其中，凈環(huán)水是設(shè)備常用冷卻用水，可以實現(xiàn)入爐及出爐冷卻、空調(diào)冷卻、中間運輸管道冷卻、加熱爐冷卻過程。當冷卻水使用一次后流經(jīng)化學除油器、鐵皮沉淀池、污泥脫水間匯入循泵房內(nèi)的熱水池，再借助冷卻塔完成冷卻操作，流入冷水池實現(xiàn)循環(huán)利用[2]。

2軋鋼廠水處理自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究

（1）網(wǎng)絡(luò)通信模塊。在設(shè)計水處理自動控制系統(tǒng)時，網(wǎng)絡(luò)交換機需要結(jié)合實際情況進行選擇，如2光口、6電口，進而滿足系統(tǒng)擴容、生產(chǎn)需求，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。PLC系統(tǒng)借助交換機，加強上位機和工業(yè)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸，完成信息交換。依據(jù)IEEE802.3標準，構(gòu)建高性能、多供應(yīng)商、開放化網(wǎng)絡(luò)。依托PLC技術(shù)，借助通信處理器與以太網(wǎng)連接，選擇型號是CP343-1通信處理器。其中，數(shù)據(jù)傳輸速率值是10Mb/s，系統(tǒng)選擇TCP/IP通信協(xié)議完成傳輸，并將模塊數(shù)據(jù)配置到CPU內(nèi)，當開啟系統(tǒng)后能夠?qū)⑴渲脭?shù)據(jù)傳輸至CP部分。

（2）PLC系統(tǒng)。①CPU與電源結(jié)構(gòu)。PLC是設(shè)置控制系統(tǒng)參數(shù)與設(shè)備的主要模塊，在配置硬件時可以選擇S7-300當作主站，依據(jù)現(xiàn)場總線模式和分站結(jié)構(gòu)完成搭配。CPU包含MPI接口，應(yīng)用大規(guī)模、中規(guī)模數(shù)據(jù)處理模式和存儲容量，能夠?qū)Ω↑c數(shù)、二進制完成快速處理，支持I/0配置、分布式I/O等結(jié)構(gòu)。同時，單元模塊用于負載電源，并將電壓轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ麟妷?。②ET-200M。ET-200M屬于模塊式I/O站，其屬于高密度配置形式，且保護等級是IP20，可以完成PLC通訊模塊、信號功能拓展。其屬于被動站，數(shù)據(jù)傳輸速率最高是12M位/s。同時，通過分析I/O表能夠確定和地址對應(yīng)的現(xiàn)場信號，在點數(shù)估計階段分析具體余量。③輸入/輸出模塊。輸入/輸出模塊即SM信號模塊，本課題涉及的數(shù)字量輸入部分包含8個模塊，可以設(shè)置二線制開關(guān)、標準開關(guān)。數(shù)字量輸出模塊數(shù)是4，能夠與接觸器相連、電磁閥、燈、小功率電機、啟動器。此外，設(shè)置6個模擬量輸入模塊，能夠連接電流傳感器、電壓傳感器、電阻、熱電偶、熱電阻。

（3）HMI系統(tǒng)。①顯示項目主工藝過程畫面，展示設(shè)備控制流程和操作，并完成設(shè)備控制。②對電機停、啟、緊急停車過程加強控制。③完成報警過程和實際操作，監(jiān)控設(shè)備的實際運行狀態(tài)。④控制設(shè)備故障診斷模塊，收集報警數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)，得出并查詢趨勢曲線。本課題主要借助Window系統(tǒng)內(nèi)上位監(jiān)控模塊為PLC軟件、程序軟件開發(fā)提供支持。依據(jù)現(xiàn)場實際情況設(shè)置控制系統(tǒng)，在運行PLC設(shè)備時能夠檢測其工藝參數(shù)、運行狀態(tài)，依托控制原則調(diào)節(jié)設(shè)備結(jié)構(gòu)。

（4）程序編寫。①程序編寫要點。在PLC模塊中建議滿足系統(tǒng)對于控制模塊的需求，結(jié)合用水量科學控制水泵開關(guān)機數(shù)量。借助流量計分析水泵出水位置流量，再進一步調(diào)整開啟水泵數(shù)量。本系統(tǒng)中閥門和水泵之間存在聯(lián)鎖管控效果，因此在開機后需要先開啟水泵再打開閥門，而停機則相反。在設(shè)置程序時會隨機指定某臺設(shè)備當作備用水泵，當其出現(xiàn)故障后可以自動投入運行，并發(fā)送警報。②程序編寫。編程軟件時可以選擇STEP7模式，完成編程、組態(tài)、監(jiān)控、調(diào)試。其中硬件結(jié)構(gòu)可分配地址，科學設(shè)置參數(shù)。同時，連接組態(tài)通信模塊，設(shè)置連接特性，借助編程語言編寫用戶程序。此外，建議調(diào)試并下載用戶程序，完成文檔維護、啟動、診斷、運行過程，軟件程序中PLC包含組織塊、主程序、數(shù)據(jù)塊、功能塊等結(jié)構(gòu)。通過分塊控制形式，依托主程序引入編程思想，借助梯形圖語言，結(jié)合控制要求、工藝設(shè)計完成程序編寫。

（5）系統(tǒng)調(diào)試。①硬件結(jié)構(gòu)調(diào)試。軋鋼廠處理水自動控制系統(tǒng)現(xiàn)場調(diào)試需要全面檢查PLC控制模塊，如接地、電源、I/O連線。針對PLC外部接線部分提供檢查幫助，當硬件連接正確后完成送電。調(diào)試階段是系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵，利用變量表完成測試。檢測階段工作人員可以通過CPU故障診斷工具、指示燈找尋故障區(qū)域。此外，借助硬件模擬技術(shù)分析設(shè)備信號，利用硬接線形式和PLC系統(tǒng)輸入端連接，進而完成測試工作。②軟件部分調(diào)試。若模擬調(diào)試結(jié)束且合格后，可以實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備與PLC的連接，將后者運行模式調(diào)整至RUN模式，消除系統(tǒng)運行漏洞。借助變量表監(jiān)測系統(tǒng)變量，其中包含定時器、存儲器、外設(shè)I/O等結(jié)構(gòu)。軟件調(diào)試過程如下：針對已開啟變量表或新增變量表完成編輯檢查。在CPU與計算機之間創(chuàng)建硬件連接，使用戶程序下載至PLC。利用“Connect to”加強CPU和變量表之間在線連接。

3結(jié)束語

軋鋼廠水處理自動化控制系統(tǒng)借助現(xiàn)場總線模式克服全模擬量傳輸漏洞，依據(jù)現(xiàn)場總線實現(xiàn)信息數(shù)字量傳輸，提升信號傳送階段精度，提高現(xiàn)場控制活躍度，節(jié)約施工設(shè)計費用。該系統(tǒng)依據(jù)PLC控制，提高工藝要求，提升運行可靠性，節(jié)約車間冷卻用水量，優(yōu)化污水處理效果，獲取良好社會效益和經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 王舒華，羅華富，劉春蘭，等.基于PLC技術(shù)的供水控制系統(tǒng)設(shè)計[J].裝備制造與教育，2019，33（2）：48-51.

[2] 袁顯能.某軋鋼廠水處理電氣系統(tǒng)風險分析及優(yōu)化改造措施[J].科技風，2019，（12）：195，197.