（中冶华天南京电气工程技术有限公司 江苏省南京市 210019）
摘要：在水处理系统中，现场控制设备分布范围广，如果采用传统的控制方案，势必要敷设大量的控制和信号电缆，使系统复杂化，且可靠性降低。鉴于此，本文对PLC控制在轧钢车间水处理中的应用进行了分析探讨，仅供参考。
关键词：PLC；轧钢车间；水处理
一、工艺简介
特钢 60万吨优钢轧钢生产线水处理系统主要分为净环水循环系统和浊环水循环系统两部分。
净环水循环系统主要用于供加热炉冷却水、部分辊道轴承冷却水、液压润滑系统冷却水、主电机冷却水、空压机冷却水和空调冷却水等。以上净环冷却水使用后水温升高，回水利用余压上净环冷却塔降温，经净环供水泵加压后循环使用。浊环水循环系统主要用于供粗中精轧机组设备直接冷却用水、冲氧化铁皮用水、水冷装置用水、高压水除磷用水等。浊环水循环系统采用二级处理方式，含氧化铁皮的废水经轧机和辊道下的冲渣沟自流进入旋流井进行一次去除粗颗粒氧化铁皮，粗颗粒氧化铁皮沉入池底，用抓斗机抓出置于铁皮堆渣场脱水，脱水后的氧化铁皮定期装车外运。旋流井沉淀区清液用立式泵抽至化学除油器，除去细小氧化铁皮及油类，经沉淀除油处理达到水质要求后，用加压泵送至浊环冷却塔冷却，冷却后回至浊环水池，再用浊环水泵送至轧钢生产线循环使用，化学除油器沉淀污泥经离心脱水机组处理后，将一定干度的泥饼用汽车拉走，分离后的浊环水流入旋流池，经处理后重复循环使用。
二、PLC控制系统组成及功能
特钢 60万吨优钢生产线水处理系统采用以 PLC 为核心的工艺过程自动控制及监控系统，通过现场各种检测仪表的实时检测、反馈，控制相应水泵的启停及电动阀的关闭，从而实现各工艺参数的自动调整，以达到所设定的目标值，最终实现净浊环水质达标后的循环利用，同时，人机接口界面对加药装置、化学除油器、过滤器等成套工艺设备也进行实时监控。
根据控制系统的网络构成，一般大规模的工业生产过程可将系统网络划分为三级，即基础自动化级、过程控制自动化级和监控管理级。特钢水处理自动控制系统进行设计时，主要完成了基础自动化级与过程控制自动化级的设计，并考虑预留了与车间监控管理级通讯的以太网接口，使系统具有可扩展性。
放大特钢水处理自动控制系统硬件配置的选型：上位机采用 DIGGCOM 高性能工业控制专业计算机，下位机选用 SIEMENS S7-300（CPU315-2DP）系列PLC，现场检测仪表及传感器通过远程分布式智能 I/O（ET200 站）进行数据采集。其中，ET200 远程站与 PLC 通过 Profibus DP 网联接，实现数据的实时交换；上位机与水处理PLC 通过工业以太网进行数据链接传输；考虑到传输距离较远，因此水处理 PLC 与轧线主 PLC之间通过工业以太网光纤进行数据交换及传输。车间水处理自控系统PLC网络图如附图 1：
1、主站 PLC控制系统
主站 PLC 控制系统完成对各个高低压水泵电机启停的控制及电流的监控，水泵电机软启动器运行状态的监控，净浊环冷却塔风机电机启停的控制及运行状态的监控，加药装置各计量泵及搅拌机运行状态的监控，化学除油器搅拌机启停及各电动阀开关的控制及相应运行状态的监控，各水泵电机柜前/远程操作选择信号的检测，各高压水泵电机轴承定子温度的模拟量数据采集，污泥池液位的模拟量数据实时采集，压缩空气总进管流量温度压力的模拟量数据实时采集，水系统声光报警信号的输出控制等控制功能。同时主站PLC 还接收远程 I/O ET200 站传送的信息，将所有信息整理加工后传送给上位机，即生成组态软件所需的数据。
2、远程分布式I/O ET200站控制系统
本控制系统一共设置了 3个远程分布式 I/OET200 站，即旋流池 ET200 站 01AS、循环泵房 1号 ET200 站 02AS 和循环泵房 2 号 ET200 站03AS。各个 ET200 站采集的数据信号及实现的控制功能如下：
01AS 远程站：旋流池 1#、2#、3# 提升泵机旁操作箱所有控制按钮信号的采集，3 台提升泵电机运行、停止等状态显示的控制，旋流池液位及旋流池供水主管流量温度压力的模拟量数据实时采集等。
02AS 远程站：浊环上塔 1#、2#、3# 泵、浊环高压 1#、2#、3#泵机旁操作箱所有控制按钮信号的采集，各台提升泵电机运行、停止等状态显示的控制，浊环吸水井液位、浊环热吸水井液位及工业进水总管流量温度压力、浊环热出水管压力的模拟量数据实时采集等。
03AS 远程站：浊环低压 1#、2#、3# 给水泵、净环冷却 1#、2#、3#、4# 给水泵机旁操作箱所有控制按钮信号的采集，各台提升泵电机运行、停止等状态显示的控制，浊环高低压过滤器及净环1#2# 过滤器运行状态的监控，柴油机运行状态的监控及自动控制信号的输出，净环吸水井液位、净环供水总管流量温度压力、净环回水管温度、浊环低压供水总管流量温度压力、浊环高压供水总管流量压力的模拟量数据实时采集等。以上远程站实现了对现场检测信号及机旁操作控制信号的采集，并且ET200远程站将采集到的各种信号通过 PROFIBUS DP 网传送至主站，并接受主站 PLC 的指令，完成液位、温度、压力、流量的报警指示及相应水泵电机启停、阀门开关的控制。
3、特钢水处理检测仪表参数选型
检测仪表，液位计选用西门子超声波液位计，压力变送器选用罗斯蒙特压力变送器，流量计选用科隆电磁流量计，温度检测仪表选用上海仪表三厂热电偶一体化温度变送器。
三、上位机组态软件
上位机监控软件可以实现上位机与下位机之间的数据传输与通讯的功能，实时监控多台下位机所采集的各个设备的工作状态，可将工艺过程或生产过程中各个设备的运行状态以图形、文字、表格、棒图、曲线等多种形式清楚地表达出来；也可采集到下位机的各种数据，将所发生的事件、过程数据记录下来，并对历史数据进行存储、查询、显示、生成报表、打印等。
根据特钢 60万吨优钢生产线水处理工艺要求，本系统选用西门子公司的 Wincc5.0 组态软件。在 WINDOWS XP 的操作平台上采用Wincc 组态软件，用菜单-画面方式进行开发。Wincc 组态软件具有适用性强，界面友好，简单实用，实时监控等特点。上位机接收主站传送的数据，可直接监控和控制 PLC 的所有输入、输出信号，完成数据管理、各种画面显示（模拟仪表）、历史趋势曲线、主要设备如水泵的运行记录统计、故障统计、报警记录及打印报表等功能，给操作人员处理问题提供最直接的帮助。还可接收操作人员输入的操作命令或整定的参数，并传输给主站，即为可以实现远程监控的人/机界面。画面可以完成包括冷却塔在内的水处理系统的大部分设备的操控功能。
显示画面：液位、压力、流量、温度采用集中与分散结合的显示方式。常规显示为数值，将所有模拟仪表的量集中显示在一个屏幕上，值班人员可一目了然的监控所有仪表。运行过程中监测到的液位、压力、流量、温度参数超出正常范围时，发出声、光报警，并在相应的画面上显示故障类别，以便操作或维护人员及时处理。
水处理站净环系统与浊环系统的工艺流程图显示在画面上，操作人员可了解整个系统的工作情况，并且每个参数如液位、压力、温度及电机的运行情况都会显示在流程图中。显示画面也可集中或分别显示所有水泵电机的运行状态和故障情况及加药装置、化学除油器、柴油机泵等等成套工艺设备的运行状况。
结束语
综上所述，特钢 60万吨优钢生产线水处理自控系统设计采用现场总线技术，分布式监控系统，这样既解决了电缆敷线过多的问题，降低了一次投资成本，同时又提高了系统的可靠性，使系统易于扩展和便于维护。本自控系统的人机接口界面，可以通过画面更改设定值，并实现对所有设备运行状况和工艺参数的实时监控及自动调节控制，可以减少运行值班人员的数量，减少生产支出，具有较高的性价比。
参考文献
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论文作者:朱丹
论文发表刊物:《电力设备》2017年第3期
论文发表时间:2017/4/25
标签：水处理论文; 系统论文; 电机论文; 冷却水论文; 信号论文; 水泵论文; 温度论文; 《电力设备》2017年第3期论文;