軋鋼廠水處理自動控制系統分析

肖剛

摘 要 軋鋼廠水處理自動控制模塊是生產線控制系統內相對獨立部分，包含以太網、現場總線等內容，可以顯著提升數據和信號傳輸的準確性。本文通過概述水處理生產工藝，圍繞網絡設置、PLC等方面研究軋鋼廠水處理自動控制系統，克服敷線較多的情況，提升系統拓展性和可靠性，確保自動化系統運行便捷度。

關鍵詞 軋鋼廠;水處理;自動控制系統

前言

軋鋼廠生產階段會形成許多廢水，若直接排放會污染環境，并產生資源浪費情況。當前許多軋鋼廠嘗試開展自主水處理工作，但鋼產量的逐漸提升使得生產規模增加，進而出現用水緊張的問題，降低地下水位。因此，有必要結合實際情況完成水處理，實現其循環利用，節約資源，發揮軋鋼廠社會效益和經濟效益。

1水處理生產工藝概述

依據水處理系統工藝流程和設計水量，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]。循泵房內共包含3個水池，如濁環水冷/熱水池、凈環水的冷水池、冷卻塔。其中，凈環水是設備常用冷卻用水，可以實現入爐及出爐冷卻、空調冷卻、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化學除油器、鐵皮沉淀池、污泥脫水間匯入循泵房內的熱水池，再借助冷卻塔完成冷卻操作，流入冷水池實現循環利用[2]。

2軋鋼廠水處理自動控制系統結構研究

（1）網絡通信模塊。在設計水處理自動控制系統時，網絡交換機需要結合實際情況進行選擇，如2光口、6電口，進而滿足系統擴容、生產需求，實現數據交換。PLC系統借助交換機，加強上位機和工業以太網數據傳輸，完成信息交換。依據IEEE802.3標準，構建高性能、多供應商、開放化網絡。依托PLC技術，借助通信處理器與以太網連接，選擇型號是CP343-1通信處理器。其中，數據傳輸速率值是10Mb/s，系統選擇TCP/IP通信協議完成傳輸，并將模塊數據配置到CPU內，當開啟系統后能夠將配置數據傳輸至CP部分。

（2）PLC系統。①CPU與電源結構。PLC是設置控制系統參數與設備的主要模塊，在配置硬件時可以選擇S7-300當作主站，依據現場總線模式和分站結構完成搭配。CPU包含MPI接口，應用大規模、中規模數據處理模式和存儲容量，能夠對浮點數、二進制完成快速處理，支持I/0配置、分布式I/O等結構。同時，單元模塊用于負載電源，并將電壓轉變為工作電壓。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，數據傳輸速率最高是12M位/s。同時，通過分析I/O表能夠確定和地址對應的現場信號，在點數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，本課題涉及的數字量輸入部分包含8個模塊，可以設置二線制開關、標準開關。數字量輸出模塊數是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。①顯示項目主工藝過程畫面，展示設備控制流程和操作，并完成設備控制。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，監控設備的實際運行狀態。④控制設備故障診斷模塊，收集報警數據、歷史數據，得出并查詢趨勢曲線。本課題主要借助Window系統內上位監控模塊為PLC軟件、程序軟件開發提供支持。依據現場實際情況設置控制系統，在運行PLC設備時能夠檢測其工藝參數、運行狀態，依托控制原則調節設備結構。

（4）程序編寫。①程序編寫要點。在PLC模塊中建議滿足系統對于控制模塊的需求，結合用水量科學控制水泵開關機數量。借助流量計分析水泵出水位置流量，再進一步調整開啟水泵數量。本系統中閥門和水泵之間存在聯鎖管控效果，因此在開機后需要先開啟水泵再打開閥門，而停機則相反。在設置程序時會隨機指定某臺設備當作備用水泵，當其出現故障后可以自動投入運行，并發送警報。②程序編寫。編程軟件時可以選擇STEP7模式，完成編程、組態、監控、調試。其中硬件結構可分配地址，科學設置參數。同時，連接組態通信模塊，設置連接特性，借助編程語言編寫用戶程序。此外，建議調試并下載用戶程序，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、數據塊、功能塊等結構。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，結合控制要求、工藝設計完成程序編寫。

（5）系統調試。①硬件結構調試。軋鋼廠處理水自動控制系統現場調試需要全面檢查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。調試階段是系統設計的關鍵，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、指示燈找尋故障區域。此外，借助硬件模擬技術分析設備信號，利用硬接線形式和PLC系統輸入端連接，進而完成測試工作。②軟件部分調試。若模擬調試結束且合格后，可以實現現場設備與PLC的連接，將后者運行模式調整至RUN模式，消除系統運行漏洞。借助變量表監測系統變量，其中包含定時器、存儲器、外設I/O等結構。軟件調試過程如下：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結束語

軋鋼廠水處理自動化控制系統借助現場總線模式克服全模擬量傳輸漏洞，依據現場總線實現信息數字量傳輸，提升信號傳送階段精度，提高現場控制活躍度，節約施工設計費用。該系統依據PLC控制，提高工藝要求，提升運行可靠性，節約車間冷卻用水量，優化污水處理效果，獲取良好社會效益和經濟效益。

參考文獻

[1] 王舒華，羅華富，劉春蘭，等.基于PLC技術的供水控制系統設計[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風險分析及優化改造措施[J].科技風，2019，（12）：195，197.