轧钢厂水处理自动控制系统分析

肖刚

摘 要 轧钢厂水处理自动控制模块是生产线控制系统内相对独立部分，包含以太网、现场总线等内容，可以显著提升数据和信号传输的准确性。本文通过概述水处理生产工艺，围绕网络设置、PLC等方面研究轧钢厂水处理自动控制系统，克服敷线较多的情况，提升系统拓展性和可靠性，确保自动化系统运行便捷度。

关键词 轧钢厂;水处理;自动控制系统

前言

轧钢厂生产阶段会形成许多废水，若直接排放会污染环境，并产生资源浪费情况。当前许多轧钢厂尝试开展自主水处理工作，但钢产量的逐渐提升使得生产规模增加，进而出现用水紧张的问题，降低地下水位。因此，有必要结合实际情况完成水处理，实现其循环利用，节约资源，发挥轧钢厂社会效益和经济效益。

1水处理生产工艺概述

依据水处理系统工艺流程和设计水量，可以将水处理过程划分为三部分，即铁皮沉淀池、循泵房、化学除油/污泥脱水间[1]。循泵房内共包含3个水池，如浊环水冷/热水池、净环水的冷水池、冷却塔。其中，净环水是设备常用冷却用水，可以实现入炉及出炉冷却、空调冷却、中间运输管道冷却、加热炉冷却过程。当冷却水使用一次后流经化学除油器、铁皮沉淀池、污泥脱水间汇入循泵房内的热水池，再借助冷却塔完成冷却操作，流入冷水池实现循环利用[2]。

2轧钢厂水处理自动控制系统结构研究

（1）网络通信模块。在设计水处理自动控制系统时，网络交换机需要结合实际情况进行选择，如2光口、6电口，进而满足系统扩容、生产需求，实现数据交换。PLC系统借助交换机，加强上位机和工业以太网数据传输，完成信息交换。依据IEEE802.3标准，构建高性能、多供应商、开放化网络。依托PLC技术，借助通信处理器与以太网连接，选择型号是CP343-1通信处理器。其中，数据传输速率值是10Mb/s，系统选择TCP/IP通信协议完成传输，并将模块数据配置到CPU内，当开启系统后能够将配置数据传输至CP部分。

（2）PLC系统。①CPU与电源结构。PLC是设置控制系统参数与设备的主要模块，在配置硬件时可以选择S7-300当作主站，依据现场总线模式和分站结构完成搭配。CPU包含MPI接口，应用大规模、中规模数据处理模式和存储容量，能够对浮点数、二进制完成快速处理，支持I/0配置、分布式I/O等结构。同时，单元模块用于负载电源，并将电压转变为工作电压。②ET-200M。ET-200M属于模块式I/O站，其属于高密度配置形式，且保护等级是IP20，可以完成PLC通讯模块、信号功能拓展。其属于被动站，数据传输速率最高是12M位/s。同时，通过分析I/O表能够确定和地址对应的现场信号，在点数估计阶段分析具体余量。③输入/输出模块。输入/输出模块即SM信号模块，本课题涉及的数字量输入部分包含8个模块，可以设置二线制开关、标准开关。数字量输出模块数是4，能够与接触器相连、电磁阀、灯、小功率电机、启动器。此外，设置6个模拟量输入模块，能够连接电流传感器、电压传感器、电阻、热电偶、热电阻。

（3）HMI系统。①显示项目主工艺过程画面，展示设备控制流程和操作，并完成设备控制。②对电机停、启、紧急停车过程加强控制。③完成报警过程和实际操作，监控设备的实际运行状态。④控制设备故障诊断模块，收集报警数据、历史数据，得出并查询趋势曲线。本课题主要借助Window系统内上位监控模块为PLC软件、程序软件开发提供支持。依据现场实际情况设置控制系统，在运行PLC设备时能够检测其工艺参数、运行状态，依托控制原则调节设备结构。

（4）程序编写。①程序编写要点。在PLC模块中建议满足系统对于控制模块的需求，结合用水量科学控制水泵开关机数量。借助流量计分析水泵出水位置流量，再进一步调整开启水泵数量。本系统中阀门和水泵之间存在联锁管控效果，因此在开机后需要先开启水泵再打开阀门，而停机则相反。在设置程序时会随机指定某台设备当作备用水泵，当其出现故障后可以自动投入运行，并发送警报。②程序编写。编程软件时可以选择STEP7模式，完成编程、组态、监控、调试。其中硬件结构可分配地址，科学设置参数。同时，连接组态通信模块，设置连接特性，借助编程语言编写用户程序。此外，建议调试并下载用户程序，完成文档维护、启动、诊断、运行过程，软件程序中PLC包含组织块、主程序、数据块、功能块等结构。通过分块控制形式，依托主程序引入编程思想，借助梯形图语言，结合控制要求、工艺设计完成程序编写。

（5）系统调试。①硬件结构调试。轧钢厂处理水自动控制系统现场调试需要全面检查PLC控制模块，如接地、电源、I/O连线。针对PLC外部接线部分提供检查帮助，当硬件连接正确后完成送电。调试阶段是系统设计的关键，利用变量表完成测试。检测阶段工作人员可以通过CPU故障诊断工具、指示灯找寻故障区域。此外，借助硬件模拟技术分析设备信号，利用硬接线形式和PLC系统输入端连接，进而完成测试工作。②软件部分调试。若模拟调试结束且合格后，可以实现现场设备与PLC的连接，将后者运行模式调整至RUN模式，消除系统运行漏洞。借助变量表监测系统变量，其中包含定时器、存储器、外设I/O等结构。软件调试过程如下：针对已开启变量表或新增变量表完成编辑检查。在CPU与计算机之间创建硬件连接，使用户程序下载至PLC。利用“Connect to”加强CPU和变量表之间在线连接。

3结束语

轧钢厂水处理自动化控制系统借助现场总线模式克服全模拟量传输漏洞，依据现场总线实现信息数字量传输，提升信号传送阶段精度，提高现场控制活跃度，节约施工设计费用。该系统依据PLC控制，提高工艺要求，提升运行可靠性，节约车间冷却用水量，优化污水处理效果，获取良好社会效益和经济效益。

参考文献

[1] 王舒华，罗华富，刘春兰，等.基于PLC技术的供水控制系统设计[J].装备制造与教育，2019，33（2）：48-51.

[2] 袁顯能.某轧钢厂水处理电气系统风险分析及优化改造措施[J].科技风，2019，（12）：195，197.