3500線水處理自動控制系統的開發與應用

耿加深

摘要：濟鋼寬厚板廠3500線水處理系統包括控制系統PLC、電力控制設備和現場泵站，為淬火機系統提供冷卻水。由于操作崗位人員緊張，淬火機操作人員對水處理系統的操作、監控有限，造成水系統操作延遲、報警信息得不到即使處理等，嚴重影響鋼板的淬火工藝要求，并且帶來水資源的大量浪費。在此情況下，必然要求水處理系統的自動化，以實現系統的穩定運行。

關鍵詞：GE CIMPLICITY-HMI；自動控制；淬火工藝

0前言

濟鋼3500線水處理系統采用GE PLC控制，上位操作畫面為GE CIMPLICITY-HMI，西門子6SE70系列變頻器和軟啟控制三種水泵。實現自動控制，勢必要提升泵、供水泵、加壓泵的啟停與調節池、蓄水池、高位水塔的液位相關聯。鋼板進行淬火工藝時，需要開啟供水泵和加壓泵。調節池內水位低時，需要開啟提升泵。以此來減少操作量，達到自動控制的目的。

1水處理系統硬件設備內容

水處理系統包括3臺淬火加壓水泵，變頻控制，4臺水塔供水泵，變頻控制，5臺提升泵，軟啟動控制，9臺電動閥（淬火加壓泵出口3臺，水塔供水泵出口4臺，泵組旁通水管電動閥一臺，LOI旁通水管電動閥一臺），冷卻風機兩臺，潛水泵一臺。調節水池一個，旋流分離器3個（無檢測控制），吸水井一個（無檢測控制），高位水塔（淬火水塔）一個。主機架一個，輔機架一個，CPU一臺，Profibus DP模塊一塊，Genius DP發送模塊一塊，Genius DP接收模塊一塊，電源模塊兩塊，DI 10塊，DO 4塊，AI 2塊。兩臺上位監控機，一塊交換機，編程軟件一套，監控軟件開發版一套，運行版一套。

2水泵自動控制順序設定

以加壓泵自動控制順序為例：

（1）加壓泵在自動狀態下，可以設置自動順序，自動順序由上位監控程序設置，順序可以空缺，例如1＃備用泵因故障轉換為手動狀態，則2＃備用泵并不變為1＃備用泵。啟動時按備用順序啟動，上一順序備用泵已啟動或故障則本順序備用泵啟動。自動時自動調節壓力。

（2）加壓泵處于集中狀態，HMI自動，無故障，別的泵未設置為1＃備用狀態，則本泵可設置為1＃備用泵。一旦有備用泵被設置為1＃備用泵，則其他備用泵不能被設置為1＃備用泵。

（3）加壓泵處于集中狀態，HMI自動，無故障，上位監控程序設置為2＃備用狀態，則本泵可設置為2＃備用泵。一旦有備用泵被設置為2＃備用泵，則其他備用泵不能被設置為2＃備用泵。

（4）加壓泵處于集中狀態，HMI自動，無故障，上位監控程序設置為3＃備用狀態，則本泵可設置為3＃備用泵。一旦有備用泵被設置為3＃備用泵，則其他備用泵不能被設置為3＃備用泵。

提升泵和供水泵的自動順序思路與此相同。

3水泵自動啟停程序設計

3.1提升泵程序設計

提升泵共5臺，兩臺軟啟動，互為備用。提升泵由一臺軟啟動啟動。自動情況下調節池液位上、下、上上、下下限報警。上限連鎖開備用泵，正常液位停備用泵，下限停運行泵（無備用泵情況下）。啟動過程中發生故障停軟啟動和泵，切換完成后發生故障停提升泵。

自動狀態下，順序啟動、停止備用泵和運行泵。啟動時由小到大，停止時由大到小。備用泵設置順序可以空缺，例如沒有備用泵1。設置順序由HMI畫面決定。自動條件為：集中，自動，無故障。

3.2供水泵程序設計

供水泵共4臺，分兩組，每組2臺，每組由一臺變頻器啟動。自動情況下高位水塔上、下、上上、下下限報警。上限連鎖開旁通閥及淬火水塔供水泵低速運轉，下限連鎖關旁通閥及淬火水塔供水泵正常運轉，下下限連鎖開備用泵。泵與閥聯鎖動作為啟動時先關閥，然后啟泵，泵啟動完畢后開閥；停止時先關閥，然后停泵。任何狀態下發生故障均立即停泵并關閥。

自動狀態下，啟動備用泵遵循平衡原則，輪流啟動兩個泵組的備用泵，停泵時一樣。泵組1備用泵設置順序為1、3，泵組2備用泵設置順序為2、4，備用泵設置順序可以空缺，例如沒有備用泵1。設置順序由HMI畫面決定。自動條件為：集中，自動，無故障。

自動情況下備用泵啟動分析為：4臺泵均未運行，按備用泵順序啟；1臺泵運行，另一組的備用泵順序啟動，如另一組無備用泵則順序確定本組的備用泵；2臺泵運行，啟動備用泵；3臺泵運行，啟動備用泵。停泵分析為：4泵運行，按備用泵順序停泵；3泵運行，停2臺泵運行的泵組的備用泵，如沒有備用泵則停另一組的備用泵；2臺泵運行，順序停備用泵；1臺泵運行，順序停備用泵。

3.3加壓泵程序設計

淬火加壓泵一共3臺，全部由變頻器控制。變頻器自動運行時由PLC控制，手動時現場控制。當加壓泵處于自動狀態時，變頻器也根據壓力自動調節，當加壓泵處于其他狀態時（手動、調試、聯動），變頻器輸出由HMI畫面輸出（％形式決定）。加壓泵根據總管壓力通過變頻器進行調節，自動情況下自動調節，輸出大于95％認為全頻工作，小于5％認為0頻工作。加壓泵自動狀態下只進行自動調節動作；在自動且備用狀態下，加壓泵能夠進行自動啟停和調節動作。加壓泵備用順序由HMI監控畫面設定，順序為1、2、3＃備用泵，一旦有加壓泵被設定為某一順序的備用泵，則其他加壓泵不能被設定為該順序的備用泵。備用泵按順序由小到大啟動，由大到小停機。總管壓力低，此時備用泵允許啟動，首先啟動1＃備用泵，1＃備用泵啟動完畢且全頻運行后或沒有1＃備用泵，啟動2＃備用泵；2＃備用泵啟動完畢且全頻運行后或沒有2＃備用泵，啟動3＃備用泵；備用泵停機時，備用泵已經0頻運行且壓力高則停3＃備用泵，3＃備用泵已經停機完畢或沒有3＃備用泵，同時壓力仍高則停2＃備用泵；2＃備用泵已經停機完畢或沒有2＃備用泵則停1＃備用泵。

4結束語

水處理系統自動控制功能的實現，解決了操作力量不足的問題，同時在滿足淬火工藝要求的基礎上，節約了大量水資源。實際生產運行表明，自動控制系統與加熱、淬火系統配合效果良好，使得產品性能有了極大保障，有很好的推廣價值。

參考文獻：

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