PLC在太鋼熱連軋水處理中的應用

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廢水經過處理后循環使用，對我們這個水資源缺乏地區具有深遠的意義。水處理是一項復雜的生產過程，為此我們在這項工程設計中采用了PLC技術自動完成水處理的全過程控制。

1 水處理設備對電氣控制系統的要求

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

2 電氣自動控制系統的硬件配置

　　水處理設備電氣控制系統中配置了SG-8可編程序控制器，該機具有從順序控制到模擬量控制、計數控制、邏輯運算等各種控制功能，適應于廣泛需要的豐富的指令體系，可自由地構成上位通信、PC通信、遠程I/O通信和分散遠程I/O通信網絡。硬件為模擬結構，從電源模板、擴展板、CPU、存儲器到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點數字量信號，采用光電隔離的24VDC輸入模板G-01N共24塊，每塊16點輸入。主要用于操作方式的選擇，水泵運行、壓力、水位、電動閥限位的信號輸入。
　　輸出為206點，采用光電隔離的24VDC輸出模板G-01T共16塊，每塊16點輸出。通過中間繼電器柜控制水泵的起停，電動閥的開閉，備用水泵的投入，模擬屏信號的顯示和事故報警。

3 應用功能

　　(1) 自動方式 由PLC來完成，首先根據生產用水要求發出起泵指令，水泵起動后，當壓力達到給定值時電動閥門打開（若超過3min電動閥門仍打不開，報警并停該泵，備用泵自動投入）。當吸水井水位在最低線（▽-1.000m）時，報警并延時逐臺停泵。水位回升后，水泵繼續工作。水泵運行過程中某臺泵發生故障，則停該泵，相應的電動閥門自動關閉，備用泵自動投入。每個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）時不能起動反沖洗泵。
　　2) 反沖洗泵吸水井水位低于給定值（▽+1.85m）時不能起動反沖洗泵。
　　層流冷卻泵（N8泵組）運行和高位穩壓水池水位聯鎖運行制度如下。
　　當水池水位L（高位穩壓水池底部距地標高▽+7.8m）：
　　8.15m ≤ L＜8.30m 4臺泵工作
　　8.30m ≤ L＜8.40m 3臺泵工作
　　8.40m ≤ L＜8.55m 2臺泵工作
　　8.55m ≤ L＜8.65m 1臺泵工作
　　L≥8.65m N8泵組全部停止工作
　　(2) 集中和現場操作規程 此功能沒有聯鎖，只作為調試，檢修，處理故障用。

4 軟件設計

　　PLC的軟件是用梯形圖編制的，為使軟件在編制、調試過程中，簡單明了，將熱連軋水處理PLC控制的電氣設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閥的開閉方式是一樣的，故電動閥的編程采用子程序調用的方法較為方便。其作用就是在控制水泵滿足開閉電動閥的邏輯關系時，直接調用電動閥的子程序即可。

圖2 N1-N7泵組軟件框圖

　　第2類為N8泵組，軟件框圖略。根據高位水池水位來編制起動水泵工作的數量，在程序中考慮了相應配套的水泵電動閥的子程序。
　　為了方便操作，還編制了顯示與報警程序，每一步動作均在模擬屏上顯示，當該步動作在規定要求內沒有完成則視為事故并報警。
5 結束語
　　太鋼熱連軋水處理工程于1994年8月8日正式投產，5年來該自動控制系統運行情況表明，經濟效益非常顯著，僅節約能源一項每年為55萬元。而且系統運行可靠，控制精度高，可擴展性好，抗干擾能力強，操作維護方便，為熱連軋的正常生產提供了可靠的保證。