PLC在太钢热连轧水处理中的应用

太钢热连轧每天用水量20万t左右，在废水中含有污油、铁鳞、污泥等，将这20万t废水经过处理后循环使用，对我们这个水资源缺乏地区具有深远的意义。水处理是一项复杂的生产过程，为此我们在这项工程设计中采用了PLC技术自动完成水处理的全过程控制。

1 水处理设备对电气控制系统的要求

　　(1) 层流冷却给水泵为N1泵组，P = 132kW，~380V，4台，带电动阀，3用1备。
　　(2) 层流冷却过滤给水泵为N2泵组，P = 160kW，~380V，4台，带电动阀，3用1备。
　　(3) 粗、精轧冷却给水泵为N3泵组，P = 132kW，~380V，4台，带电动阀，3用1备。
　　(4) 粗、精轧过滤冷却给水泵为N4泵组，P = 160kW，~380V，4台，带电动阀，3用1备。
　　(5) 反冲洗给水泵为N5泵组，P = 75kW，~380V，2台，带电动阀，1用1备。
　　(6) 中压浊循环给水泵为N6泵组，P = 630kW，~6kV，6台，带电动阀，5用1备。
　　(7) 低压浊循环给水泵为N7泵组，P = 300kW，~6kV，4台，带电动阀，3用1备。
　　(8) 层流冷却泵为N8泵组，P = 115kW，~380V，5台，带电动阀，4用1备。
　　以上泵组操作方式为自动、集中操作、现场操作。

2 电气自动控制系统的硬件配置

　　水处理设备电气控制系统中配置了SG-8可编程序控制器，该机具有从顺序控制到模拟量控制、计数控制、逻辑运算等各种控制功能，适应于广泛需要的丰富的指令体系，可自由地构成上位通信、PC通信、远程I/O通信和分散远程I/O通信网络。硬件为模拟结构，从电源模板、扩展板、CPU、存储器到I/O模板都可分别拔插。PLC硬件配置如图1所示。

图1 硬件配置示意图

　　输入为384点数字量信号，采用光电隔离的24VDC输入模板G-01N共24块，每块16点输入。主要用于操作方式的选择，水泵运行、压力、水位、电动阀限位的信号输入。
　　输出为206点，采用光电隔离的24VDC输出模板G-01T共16块，每块16点输出。通过中间继电器柜控制水泵的起停，电动阀的开闭，备用水泵的投入，模拟屏信号的显示和事故报警。

3 应用功能

　　(1) 自动方式 由PLC来完成，首先根据生产用水要求发出起泵指令，水泵起动后，当压力达到给定值时电动阀门打开（若超过3min电动阀门仍打不开，报警并停该泵，备用泵自动投入）。当吸水井水位在最低线（▽-1.000m）时，报警并延时逐台停泵。水位回升后，水泵继续工作。水泵运行过程中某台泵发生故障，则停该泵，相应的电动阀门自动关闭，备用泵自动投入。每个泵组的备用泵可任意指定。
　　反冲洗水泵（N5泵组）除有上述功能外，还要满足下列要求：
　　1) 泥浆二沉池水位高于给定值（▽+0.85m）时不能起动反冲洗泵。
　　2) 反冲洗泵吸水井水位低于给定值（▽+1.85m）时不能起动反冲洗泵。
　　层流冷却泵（N8泵组）运行和高位稳压水池水位联锁运行制度如下。
　　当水池水位L（高位稳压水池底部距地标高▽+7.8m）：
　　8.15m ≤ L＜8.30m 4台泵工作
　　8.30m ≤ L＜8.40m 3台泵工作
　　8.40m ≤ L＜8.55m 2台泵工作
　　8.55m ≤ L＜8.65m 1台泵工作
　　L≥8.65m N8泵组全部停止工作
　　(2) 集中和现场操作规程 此功能没有联锁，只作为调试，检修，处理故障用。

4 软件设计

　　PLC的软件是用梯形图编制的，为使软件在编制、调试过程中，简单明了，将热连轧水处理PLC控制的电气设备按工艺要求分成如下两大类。
　　第1类为N1~N7泵组，软件框图见图2。主程序是根据输入指令和吸水井的水位来控制各泵组的工作。各泵组的水泵所带电动阀的开闭方式是一样的，故电动阀的编程采用子程序调用的方法较为方便。其作用就是在控制水泵满足开闭电动阀的逻辑关系时，直接调用电动阀的子程序即可。

图2 N1-N7泵组软件框图

　　第2类为N8泵组，软件框图略。根据高位水池水位来编制起动水泵工作的数量，在程序中考虑了相应配套的水泵电动阀的子程序。
　　为了方便操作，还编制了显示与报警程序，每一步动作均在模拟屏上显示，当该步动作在规定要求内没有完成则视为事故并报警。
5 结束语
　　太钢热连轧水处理工程于1994年8月8日正式投产，5年来该自动控制系统运行情况表明，经济效益非常显著，仅节约能源一项每年为55万元。而且系统运行可靠，控制精度高，可扩展性好，抗干扰能力强，操作维护方便，为热连轧的正常生产提供了可靠的保证。