蘇然

摘 要：除鹽水站是鋼鐵廠常用的一個水處理工藝環(huán)節(jié)。根據(jù)工藝要求，設(shè)計一套基于西門子PL的S7-400H的自控系統(tǒng)。本文介紹實現(xiàn)該控制的主要硬件選型、監(jiān)控畫面和簡單的控制方案。

1、概述

某鋼鐵廠330噸除鹽水站采用無錫容大環(huán)境科技有限公司提供的現(xiàn)場工藝設(shè)備。整個控制工藝包括多介質(zhì)過濾器、超濾、反滲透、陽床、陰床和混床等。針對該工藝環(huán)節(jié)提出的順序控制要求，設(shè)計選用西門子S7-400H系列PLC、WINCC上位機監(jiān)控軟件、現(xiàn)場自動化儀表，實現(xiàn)對除鹽水自動化系統(tǒng)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)視和集中控制各個床的氣動閥順序的開、關(guān)動作和泵的連鎖啟停。

2、PLC控制系統(tǒng)簡介

PLC系統(tǒng)負責具體執(zhí)行所有自動化控制程序，實現(xiàn)從電氣回路和現(xiàn)場儀表采集數(shù)據(jù)和給出控制信號。上位機通過和PLC系統(tǒng)通訊實現(xiàn)整個系統(tǒng)進行實時監(jiān)測與控制，直觀顯示整個工藝流程。PLC系統(tǒng)通過到各設(shè)備的電氣控制柜和現(xiàn)場儀表、執(zhí)行器的硬線連接或者到變頻器的通訊網(wǎng)絡(luò)連接，來實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)據(jù)采集。接收上位機監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)來的各種操作信號，通過PLC內(nèi)編寫的自動控制程序生成各種控制信號，通過繼電器等電氣硬線控制回路和4-20mA信號、變頻通訊網(wǎng)絡(luò)發(fā)出控制指令，實現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的啟停和位置調(diào)節(jié)、速度調(diào)節(jié)等控制。

針對該除鹽水工藝選用設(shè)備如下：

本系統(tǒng)采用西門子系列PLC，為S7-400H掛ET200結(jié)構(gòu)。具體系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)圖如下圖所示：

3、主要控制功能

自動控制系統(tǒng)所涉及的現(xiàn)場設(shè)備的控制方式分為三種：第一層，現(xiàn)場就地操作：一般在各處現(xiàn)場設(shè)備附近有操作箱，通過對操作箱上的啟停按鈕、狀態(tài)指示燈、、操作器等進行操作來實現(xiàn)各個工藝環(huán)節(jié)的閥門的開、關(guān)。第二層，中控室集中控制：由中控室在監(jiān)控系統(tǒng)的操作界面上對設(shè)備進行單體啟停等操作，實現(xiàn)集中控制。 第三層，程序自動控制：由中控室在監(jiān)控系統(tǒng)的操作界面上選擇自動操作，PLC按照預(yù)定的程序依次對多個設(shè)備進行聯(lián)鎖操作，實現(xiàn)某一條工藝環(huán)節(jié)聯(lián)鎖自動運行、反洗、備用等。

控制設(shè)備主要包括多介質(zhì)系統(tǒng)、超濾和反滲透等的自動運行、反洗和自動備用。下面以超濾為例介紹該同系統(tǒng)的控制模式。

4、超濾工藝畫面

設(shè)置4套出力為110m3/h的超濾裝置，回收率90-95%，每套都能單獨運行，也可同時運行。配套反洗系統(tǒng)一套，化學(xué)清洗系統(tǒng)一套。本次招標采用采用內(nèi)壓式中空纖維超濾膜，采用膜抗污染能力強、化學(xué)穩(wěn)定性好、機械強度高，膜生產(chǎn)廠商選用德國瀅格爾產(chǎn)品。

工藝畫面如下：

該頁用于顯示超濾水箱液位?？刂圃O(shè)備除4臺超濾裝置外，包括四臺RO增壓泵泵、兩臺超濾反洗泵（變頻控制）的單機/連鎖控制。

5、超濾控制方式

5.1超濾操作

每套包含進水閥、出水閥、反洗進水閥、反洗排水閥、正洗排水閥、進氣閥等6個氣動閥門。

操作按鈕的控制方式分為“遠程”、“就地”兩種操作。其中遠程操作是由電腦上進行，又可分為手動、自動。

手動模式操作的步序包含

（1）運行：運行前清洗（2～3min）、運行（30min）步序;

（2）反洗：反沖1（45s）、反沖2（15s）、正沖（30s）、進藥浸泡（2min）、沖洗（5min）步序;

（3）備用

就地操作是由現(xiàn)場的操作箱按鈕、指示燈等操作。

操作小畫面如下：

其中，“單體操作按鈕”會復(fù)位任何一個狀態(tài)的操作步序，同時可單獨操作每臺氣動閥?！肮收掀帘伟粹o”可以在進行過程中，屏蔽掉氣動閥開關(guān)到位的故障信號，并可以由程序模擬發(fā)出開關(guān)到位信號，保證步序的順序進行。但必須由操作人員確定現(xiàn)場閥門的具體位置。

5.2泵的連鎖操作

每套泵組可分為“單機”/“連鎖”兩個操作模式。

其中，單機——可以任意的手動啟停泵。

連鎖模式下又分為“主泵”“備泵”的選擇切換。

主泵——連鎖啟動條件滿足時，自動啟泵;連鎖停止條件滿足時，自動停泵;

備泵——當主泵故障時，備泵啟動。備泵會受到連鎖停止條件限制。

超濾反洗泵是變頻控制，可在操作時選擇“變頻啟動”或是“工頻啟動”。在執(zhí)行“反沖1、反沖2”步序時自動啟泵。

6、小結(jié)

除鹽水其余的工藝環(huán)節(jié)與超濾設(shè)備一樣，這里就不再多做介紹。隨著PLC越來越廣泛的應(yīng)用，性能越來越穩(wěn)定。設(shè)計出一套有好的人界界面，可以提高工藝操作的整體的可靠性，降低人工成本，保證安全生產(chǎn)。