PLC在太鋼熱連軋水處理中的應(yīng)用

太鋼熱連軋每天用水量20萬t左右，在廢水中含有污油、鐵鱗、污泥等，將這20萬t廢水經(jīng)過處理后循環(huán)使用，對(duì)我們這個(gè)水資源缺乏地區(qū)具有深遠(yuǎn)的意義。水處理是一項(xiàng)復(fù)雜的生產(chǎn)過程，為此我們?cè)谶@項(xiàng)工程設(shè)計(jì)中采用了PLC技術(shù)自動(dòng)完成水處理的全過程控制。

1 水處理設(shè)備對(duì)電氣控制系統(tǒng)的要求

　　(1) 層流冷卻給水泵為N1泵組，P = 132kW，~380V，4臺(tái)，帶電動(dòng)閥，3用1備。
　　(2) 層流冷卻過濾給水泵為N2泵組，P = 160kW，~380V，4臺(tái)，帶電動(dòng)閥，3用1備。
　　(3) 粗、精軋冷卻給水泵為N3泵組，P = 132kW，~380V，4臺(tái)，帶電動(dòng)閥，3用1備。
　　(4) 粗、精軋過濾冷卻給水泵為N4泵組，P = 160kW，~380V，4臺(tái)，帶電動(dòng)閥，3用1備。
　　(5) 反沖洗給水泵為N5泵組，P = 75kW，~380V，2臺(tái)，帶電動(dòng)閥，1用1備。
　　(6) 中壓濁循環(huán)給水泵為N6泵組，P = 630kW，~6kV，6臺(tái)，帶電動(dòng)閥，5用1備。
　　(7) 低壓濁循環(huán)給水泵為N7泵組，P = 300kW，~6kV，4臺(tái)，帶電動(dòng)閥，3用1備。
　　(8) 層流冷卻泵為N8泵組，P = 115kW，~380V，5臺(tái)，帶電動(dòng)閥，4用1備。
　　以上泵組操作方式為自動(dòng)、集中操作、現(xiàn)場(chǎng)操作。

2 電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件配置

　　水處理設(shè)備電氣控制系統(tǒng)中配置了SG-8可編程序控制器，該機(jī)具有從順序控制到模擬量控制、計(jì)數(shù)控制、邏輯運(yùn)算等各種控制功能，適應(yīng)于廣泛需要的豐富的指令體系，可自由地構(gòu)成上位通信、PC通信、遠(yuǎn)程I/O通信和分散遠(yuǎn)程I/O通信網(wǎng)絡(luò)。硬件為模擬結(jié)構(gòu)，從電源模板、擴(kuò)展板、CPU、存儲(chǔ)器到I/O模板都可分別拔插。PLC硬件配置如圖1所示。

圖1 硬件配置示意圖

　　輸入為384點(diǎn)數(shù)字量信號(hào)，采用光電隔離的24VDC輸入模板G-01N共24塊，每塊16點(diǎn)輸入。主要用于操作方式的選擇，水泵運(yùn)行、壓力、水位、電動(dòng)閥限位的信號(hào)輸入。
　　輸出為206點(diǎn)，采用光電隔離的24VDC輸出模板G-01T共16塊，每塊16點(diǎn)輸出。通過中間繼電器柜控制水泵的起停，電動(dòng)閥的開閉，備用水泵的投入，模擬屏信號(hào)的顯示和事故報(bào)警。

3 應(yīng)用功能

　　(1) 自動(dòng)方式 由PLC來完成，首先根據(jù)生產(chǎn)用水要求發(fā)出起泵指令，水泵起動(dòng)后，當(dāng)壓力達(dá)到給定值時(shí)電動(dòng)閥門打開（若超過3min電動(dòng)閥門仍打不開，報(bào)警并停該泵，備用泵自動(dòng)投入）。當(dāng)吸水井水位在最低線（▽-1.000m）時(shí)，報(bào)警并延時(shí)逐臺(tái)停泵。水位回升后，水泵繼續(xù)工作。水泵運(yùn)行過程中某臺(tái)泵發(fā)生故障，則停該泵，相應(yīng)的電動(dòng)閥門自動(dòng)關(guān)閉，備用泵自動(dòng)投入。每個(gè)泵組的備用泵可任意指定。
　　反沖洗水泵（N5泵組）除有上述功能外，還要滿足下列要求：
　　1) 泥漿二沉池水位高于給定值（▽+0.85m）時(shí)不能起動(dòng)反沖洗泵。
　　2) 反沖洗泵吸水井水位低于給定值（▽+1.85m）時(shí)不能起動(dòng)反沖洗泵。
　　層流冷卻泵（N8泵組）運(yùn)行和高位穩(wěn)壓水池水位聯(lián)鎖運(yùn)行制度如下。
　　當(dāng)水池水位L（高位穩(wěn)壓水池底部距地標(biāo)高▽+7.8m）：
　　8.15m ≤ L＜8.30m 4臺(tái)泵工作
　　8.30m ≤ L＜8.40m 3臺(tái)泵工作
　　8.40m ≤ L＜8.55m 2臺(tái)泵工作
　　8.55m ≤ L＜8.65m 1臺(tái)泵工作
　　L≥8.65m N8泵組全部停止工作
　　(2) 集中和現(xiàn)場(chǎng)操作規(guī)程 此功能沒有聯(lián)鎖，只作為調(diào)試，檢修，處理故障用。

4 軟件設(shè)計(jì)

　　PLC的軟件是用梯形圖編制的，為使軟件在編制、調(diào)試過程中，簡(jiǎn)單明了，將熱連軋水處理PLC控制的電氣設(shè)備按工藝要求分成如下兩大類。
　　第1類為N1~N7泵組，軟件框圖見圖2。主程序是根據(jù)輸入指令和吸水井的水位來控制各泵組的工作。各泵組的水泵所帶電動(dòng)閥的開閉方式是一樣的，故電動(dòng)閥的編程采用子程序調(diào)用的方法較為方便。其作用就是在控制水泵滿足開閉電動(dòng)閥的邏輯關(guān)系時(shí)，直接調(diào)用電動(dòng)閥的子程序即可。

圖2 N1-N7泵組軟件框圖

　　第2類為N8泵組，軟件框圖略。根據(jù)高位水池水位來編制起動(dòng)水泵工作的數(shù)量，在程序中考慮了相應(yīng)配套的水泵電動(dòng)閥的子程序。
　　為了方便操作，還編制了顯示與報(bào)警程序，每一步動(dòng)作均在模擬屏上顯示，當(dāng)該步動(dòng)作在規(guī)定要求內(nèi)沒有完成則視為事故并報(bào)警。
5 結(jié)束語
　　太鋼熱連軋水處理工程于1994年8月8日正式投產(chǎn)，5年來該自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行情況表明，經(jīng)濟(jì)效益非常顯著，僅節(jié)約能源一項(xiàng)每年為55萬元。而且系統(tǒng)運(yùn)行可靠，控制精度高，可擴(kuò)展性好，抗干擾能力強(qiáng)，操作維護(hù)方便，為熱連軋的正常生產(chǎn)提供了可靠的保證。