高線水處理控制系統改造方案

摘 要：高線水處理泵站位于高速線材生產線西側，始建于1993年，該水泵站主要功能是回收高線生產使用的凈環水和濁環水，然后通過過濾、加藥、除油、冷卻等工藝，將處理后的凈環水和濁環水供給高線生產使用，節能減排循環利用。于2008年專業整合時并入動力能源分公司，原控制系統由于年久失修，落后淘汰，無備件更換，現整個生產線都是人工操作，資源沒有得到充分利用，為了實現資源優化、減員增效的目的，急需對控制系統進行改造，提升自動化程度。本文根據昆鋼動力能源分公司高線水處理存在的問題，并結合動力能源分公司能源管控規劃做出了改造方案并進行了詳細闡述。

關鍵詞：水處理 控制系統 減員增效

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）04（a）-0177-02

1 高線水處理工藝現狀分析

高線水處理泵站位于高速線材生產線西側，始建于1993年，該水泵站主要功能是回收高線生產使用的凈環水和濁環水，然后通過過濾、加藥、除油、冷卻等工藝，將處理后的凈環水和濁環水供給高線生產使用，節能減排循環利用。于2008年專業整合時并入動力能源分公司，原控制系統由于年久失修，落后淘汰，無備件更換，現整個生產線都是人工操作，資源沒有得到充分利用，為了實現資源優化、減員增效的目的，急需對控制系統進行改造，提升自動化程度。

2 目標

總體目標：對高線水處理站內重要設備進行實時監視和控制，實現遠程值守。

具體為：根據本次改造原設計，高線水處理站將新增一套PLC控制系統，完成對設備的監控、數據儲存、報警、邏輯控制等功能，并預留接口將數據上傳到能管系統，以實現對水泵站設備的監視，實現無人值守的功能，完成區域集中和全廠監視，達到資源合理利用、減員增效的目的。

3 改造方案

3.1 改造設備

為了提高系統的自動化程度，實現無人值守，必須對設備進行改造，并在關鍵部位加裝液位計、溫度變送器、壓力變送器、電流表等儀表檢測裝置。根據高線水處理工藝現狀分析，目前只能在就地操作箱上啟/停控制設備，需要對操作箱進行改造，增加中間繼電器等設備，實現就地/遠程 PLC系統控制模式，實現對設備狀態信號的采集、分析，實現自動控制，潛水泵、風機的改造原理與水泵操作回路改造原理相同，水泵改造如圖1所示。

3.2 加裝視頻攝像系統

為了更好的實現減員增效，降低成本，提高市場競爭力，加裝實時視屏監視設備成為首選，在主泵房、濁環水一次泵房、濁環水二次泵房和加熱爐回水泵房加裝六只攝像頭，實現全區域監控。

4 PLC系統配置

根據動力能源分公司區域集中的規劃，計劃在污水處理站設置集中監控站，上位機系統與各水泵站的PLC直連，進行區域水泵站的集中監控。

4.1 系統功能

本次改造的控制系統采用西門子S7-300的PLC，保證系統軟硬件性能可靠，完成對高線水處理所有數據采集、儲存、邏輯控制及報警功能。

集中監控站：采用WINDOWS XP系統，安裝編程軟件Step7和上位機組態軟件WinCC，具備實現對高線水處理整個系統的操作控制、系統監視。

過程站：采用西門子S7-300PLC，完成數據采集，順序控制，聯鎖等各項保護功能。各板卡能實現熱撥插，點與點之間相互隔離，且具有點故障自診斷功能，與巡檢站的聯絡采用工業以太網TCP/IP通訊方式。

4.2 系統配置

根據生產工藝控制的要求，結合過程控制和過程管理的特點，PLC系統的I/O檢測點按數據類型AI、DI、DO劃分。包括了整個過程控制中的電氣、儀表相關檢測、控制點，通過對高線水處理涉及的輸入、輸出點（I/O）進行了匯總統計，考慮到今后有擴容的可能，各類I/O卡件裕量≥20%。對系統進行整體配置，如表1所示。

5 PLC控制功能

5.1 過程控制

根據工藝和現場維護人員要求，PLC系統可以對各水泵及其他設備進行遠程操作及聯鎖控制，并將一些重要信號反饋到運行人員進行人工遠程操作。各設備均可實現就地和遠程兩種方式的啟停，并設有相應的切換開關，上位設有自動與手動切換按鈕，使用者可根據實際情況進行選擇。

5.2 連鎖控制

對于潛水泵，冷卻風機，因為其是低壓設備，頻繁啟停對設備的性能不會產生負面影響，所以將改造成聯鎖啟停。根據生產工藝技術要求，PLC系統設置了如下聯鎖控制回路，具體包括：

5.2.1 潛水泵連鎖控制

連鎖條件：積水坑液位。

手動模式：則由操作人員完成潛水泵的啟停。

自動模式：當集水坑的液位高于高高水位設定值時，無論另一個水泵是否處于運行狀態，自動啟動水泵（投入使用的水泵可自行選擇）；當集水坑的液位高于高水位設定值的時候，先判斷另外一臺水泵是否處于運行狀態，如果已經有一臺水泵啟動，則不啟動，沒有水泵處于運行狀態則開啟水泵；當集水坑的液位低于低水位設定值時，停止水泵。

5.2.2 冷卻風機連鎖控制

連鎖條件：投入電機溫度中的最大值（每臺電機設有投入與切除）。

投入/切除連鎖：用戶可選擇是否投入連鎖（每臺風機設有投入與切除）

投入后：當溫度大于設定值時，啟動投入的風機；溫度小于設定值時，停止風機。

6 系統監控功能

具有工藝流程圖、控制面板、歷史趨勢、分級報警等功能。

7 改造方案效果

通過對高線水處理的改造，可以實現站內無人值守，遠端監控，與其它水處理站統一集中到污水處理站監控，集中管理。控制系統實時情況可通過遠端工作站做相應操作、監視，各現場可通過視頻攝像頭實時錄像、監視。達到資源整合、節能減排、減員增效的目的。

參考文獻

[1]劉建雄.PLC控制系統在化學水處理系統的應用[J].科技資訊，2008（13）：62.

[2]梁曉明.ControlLogix PLC在水處理中的應用[J].自動化儀表，2007（S1）：174-177.

[3]解智.水廠水處理自動化控制系統[J].現代機械，2003（3）：42-44.