DCS系统和PLC系统在轧钢厂水处理中的应用和调试.pdf

总第 1 2 5期 - 4 2 0 1 0年第 3觏 山西冶金 S HANXI ME T AL L U RGY To t a I 1 25 No ． 3， 2 01 0 文章编号 1 6 7 2 1 1 5 2 2 0 1 0 0 3 0 0 5 8 0 2 D CS 系统和 P L C系统在轧钢厂水处理中的应用和调试 艾云峰 河北钢铁集团唐山钢铁股份有限公司， 河北唐山0 6 3 0 0 0 摘要 简单论述了轧钢厂水处理中对 DC S自动控制系统的使用和 P L C系统的应用、 调配等情况。 关键词 DCS系统P L C 系统水处理 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识 码 A 收稿 日期 2 0 1 0 0 5 ～ 0 4 在轧钢生产过程中， 会产生大量的废水 ， 这些废 水直接排放 ， 会对环境造成污染 ， 而且也会造成水资 源的严重浪费， 因此， 各轧钢厂应根据 自 身的情况采 取一定措施进行水的循环利用。很多轧钢厂也意识 到这一问题， 也尝试过 自主水处理 ， 可是随着钢产量 的大幅度增加 ， 生产规模 的不断扩大 ， 加之用水紧张 的矛盾 日益加剧 ， 地下水位连年下降 ， 使得原先的一 些旧的轧钢水处理系统不能满足现在的需要。 因此 ， 根据工厂的实际情况 ，对现有技术进行更深层次的 工艺研究和新型设备开发非常必要 。 同时， 要不断提 高废水处理工艺的自 动化水平，提高监控系统的精 确度 ，以进一步节约资源和人工费用 ，改善操作环 境， 提高废水处理效率和效果 ， 降低能耗， 最终取得 良好的经济效益和社会效益。 1 集散控制系统 D S C 在水处理中的应用 集散控制 系统 D C S 是一种 以微处理器为基 础的分散型综合控制系统 ， 综合了计算机技术、 网络 通讯技术、 自动控制技术 、 冗余及 自诊断技术 ， 采用 了多层分级的结构 ，适用 于现代化生产的控制与管 理需求 ， 目前 ， 已成为工业过程控制 的主流系统。浙 大中控 S U P C O N j x 一 3 0 0 X D C S系统把计算机、 仪表 和电控技术融合在一起 ，实现了数据 自动采集和处 理、 工艺画面显示 、 参数超 限报警 、 设备故障报警和 报表打印等功能，并对主要工艺参数形成了历史趋 势记录， 可随时查看 ， 并设置了安全操作级别 。既方 便了管理， 又使系统运行更加安全可靠。 轧钢厂水处 理主要由净环水循环系统和浊环水循环系统组成⋯ 。 一 般需要进行一次沉淀 、 二次过滤、 三次冷却 。D S C 作者简介 艾云峰 1 9 6 8 一 ， 男， 河北省钢铁集团唐山钢 铁有 限公 司轧 钢厂 从 事 自动化 控 制 ，工 程 师 。T e l 1 3 0 5 1 5 2 4 5 0 7 ， E - m a i h k u a s h i j i 2 0 0 8 1 2 6 ． C O ff l 系统需要监控的设备主要有 8 个吸水井 净环水系 统 3 个 ， 浊环水系统 5个 ， 包括吸水井 的液位显示 器、 水泵 显示水压、 开启状态 、 进出水管道 显示 水压、 水流量、 水温 、 7 台过滤器 显示压差、 电动阀 门开启控制状态 、 安全水塔 显示液位 等设备。 水处理 D C S 系统内外总点数有 4 0 0 多点， 十几 幅全汉字动态画面 ，系统运行在 Wi n d o w s N T环境 中， 拥有 N T的更多功能， 灵活易用， 并且算法丰富， 组态方便。 S U P C O N j x 一 3 0 0 X D C S由工程师站 、 操作 站、 控制站、 过程控制网络等组成， 其最大特点是配 置灵活 ， 可根据用户需要 ， 对卡件 、 网络进行冗余 、 部 分冗余或不冗余选择 ， 在保证系统可靠、 灵活的基础 上， 降低用户的费用， 如可根据水处理系统规模， 为 系统设计控制站和工程师站个数。 一艘隋况下， 多设 1 个控制站、 1 个工程师站兼操作站。轧钢污水由沉 淀池开始， 经过吸水井、 加药设备、 过滤器、 吸水井成 为生产用水储存至安全水塔，整个净环水循环系统 流程以及浊环水循环 系统都可在 D S C系统 的控制 站和工程师站下进行监控和集中控制。 水处理系统控制站主要配置主控制卡 1 块 S P 2 4 3 X ； 模拟量输入模板 S P 3 1 3 X ； 数字量输人 模板 S P 3 3 1 ； 数据转发卡 S P 2 3 3 ； 数字量输出模 板 S P 3 6 4 ； 模拟量输出模板 S P 2 3 3 。主控制卡是 控制站 的核心 ， 可以冗余配置 ， 保证实时过程控制的 完整性。主控制卡的高度模块化结构， 用简单的配置 方法实现复杂的过程控制。操作站可根据水处理情 况， 制作水处理工艺流程图、 过滤间工艺流程图、 主要 参数的历史趋势图、 调整画面及分组控制图等， 动态 显示反映水塔水位、 水池水位 、 过滤间压差等工艺参 数和各类泵、 阀门等设备的运行状况 ， 同时对这些数 据具有实时及历史记录 ， 因此 ， 技术人员可以很方便 2 0 1 0 年第 3 期 艾云峰 D C S系统和 P L C系统在轧钢厂水处理中的应用和调试 地对生产运行情况进行分析控制。例如 ， 过滤问的反 冲洗可通过操作站的报警、 显示进行反冲洗控制。 S U P C O N J X 一 3 0 0 X D C S系统还采用高速工业以 太网S C n e t 2 作为连接系统的控制站、 操作站、 工程 师站的 制 网络，传送过程控制实时信息的通道是 系统的通讯接 口单元 ， 具有很高的实时性和可靠性 ， 而且通过连接网桥 ， S C n e t 2可以与上层的信息管理 网或其他设备连接， 使得每个水处理环节都能同时、 同步地得以控制[ 2 ] 。 2 P LC自动控制系统在水处理中的应用和调试 P L C主要是指数字运算操作电子系统的可编程 逻辑控制器 ， 用于控制机械的生产过程 ， 专为工业环 境应用而设计的。 它采用一类可编程的存储器 ， 用于 其内部存储程序、 执行逻辑运算、 顺序控制、 定时、 计 数与算术操作等 ，并通过数字或模拟式输入 ／ 输 出 控制各种类型的机械或生产过程。P L C的硬件结构 基本上与微型计算机相同，由中央处理器 C P U 、 存储器 、 电源组成[ 3 ] 。当 P L C投入运行后 ， 其工作过 程一般分为三个阶段 ， 即输入采样 、 用户程序执行和 输出刷新三个 阶段 。完成上述三个阶段称作一个扫 描周期。在整个运行期 间， P L C的 C P U以一定 的扫 描速度重复执行上述三个阶段。 P L C自动控制系统在净环水处理过程 中，可设 4个控制站 ， 即净环泵站 、 冷却 回水提升泵站 、 彩板 冷却 回水提升泵站和雨污水泵站 ；并可根据装置工 作需要 ， 选用性价 比较高的的 s 7 3 0 0系列的可编程 控制器来构建控制系统 。净环泵站 P L C和雨污水泵 站 P L C中 C P U采用 C P U 3 1 5 2 D P，并且净环泵站 P L C带有 2个扩展机 架 ，彩板冷却 回水提升泵 站 P L C和炉 子冷却 回水提 升泵 站 P L C中 C P U采用 C P U 3 1 3 C 一 2 D P 。 这 4 套 系 统 之 间 可 采 用 P r o fi b u s D P网连接。监控站可选用工业控制计算机 和高性能工业监控软件视窗控制 中心 Wi n C C ， 完 成整个系统的工艺流程 、设备运行状态的显示和监 控、 曲线的显示 、 历史数据的保存 、 权 限管理 、 操作查 询、 报警、 打印等功能。其中一个上位机用以监控净 环水泵站、冷却回水提升泵站和彩板冷却回水提升 泵站的生产工艺过程 ，另一个用来监控雨污水泵站 的生产 ， 同时 2台上位机互为备用， 提高系统的可靠 性。 净环水处理 P L C自动化控制系统的软件包括上位 机 、 下位机设计两部分 ； 4个泵站分别采用现场、 集 中 两种操作方式 ， 在集中操作 中， 又分为手动和 自动两 种操作方 。 P L C自动控制系统在浊环水处理过程 中，以选 用 G S L 一 3 高速过滤器为例 ， 并对其工作和反洗流程 配置 P L C系统控制器实现 自动控制进行说明。此 P L C系统选用的 S U G B可编程控制器 ， 其性能价格 比较高 ， 由于与数显仪表配合使用 ， 节省了模拟量输 入模块配置 ，其开关量输入 9 l 点 ，开关量输出 1 0 6 点。P L C控制模拟盘阀位均采用变色发光管指示 ， 红 色为开， 绿色为关， 黄灯闪烁为故障报警， 控制室手动 信号由仪表盘引来 ， 节省了手动操作箱。电磁先导阀 为二手设备 1 1 0 V A C供电， 驱动蝶阀的开关动作。 该 P L C控制系统不仅具有流体 的压力 、压差、 流量显示及供反 冲洗冷水井和反冲洗排水泥浆槽 的 液位检测、 显示功能， 而且具有完整的故障诊断及处 置功能 、 声光报警功能 ， 通过模拟屏可随时了解整个 过滤器系统的运行情况。 另外 ， 该系统控制程序采取 梯形图式及级式程序并用方式进行编程 。程序中主 要功能调试包括 蜂呜器报警消音功能的实现 ； 拔盘 置敷定时及 L E D显示 ； 进人某一过滤器 自动反洗级 条件处理 ； 反洗过程中由模拟盘显示参数状态。 参考文献 [ 1 ] 季永湾． 高速过滤反洗系统 P L C 控制的配置与调试 [ J ] ． 冶金 设备管理与维修 ， 1 9 9 8 ， 7 6 4 8 ． [ 2] 成鹏飞． 彭依章 ． 车 L 钢厂水 处理 自动控制 系统 [ J] ． 矿业研究与 开发 ， 2 0 0 5 5 5 7 6 4 ． [ 3] 刘玮琳． 基于 P r o fi b u s 总线的轧钢厂水处理 自动控制 系统 f G1 ． 2 0 0 9 重庆 中西部第二届有色金属工业发展论坛论文集， 2 0 0 9 ． [ 4 ] 李坤． 轧钢废水处理技术 的现状分析 [ J ] ． 南方金属 ， 2 0 0 8 2 1 7 1 9 ． 编辑 胡玉香