軋鋼廠水處理自動控制系統(tǒng)探討

開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的1篇軋鋼廠水處理自動控制系統(tǒng)探討，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。

軋鋼廠在日常的生產(chǎn)作業(yè)過程中，會形成較多的廢水，而這些廢水一旦直接被排放，則會導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染，同時(shí)致使大量資源被浪費(fèi)。現(xiàn)階段，我國軋鋼廠在發(fā)展過程中，越來越多軋鋼廠開始著重于水處理技術(shù)的完善與優(yōu)化，并加大了水處理自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用。與此同時(shí)，伴隨著鋼產(chǎn)量需求的不斷增加，我國軋鋼廠也正在進(jìn)一步擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，因此也陸續(xù)出現(xiàn)了包括水緊張?jiān)趦?nèi)的一系列新問題，最嚴(yán)重的就是導(dǎo)致地下水位降低。所以針對水處理自動控制系統(tǒng)的建設(shè)與應(yīng)用，對于軋鋼廠的可持續(xù)發(fā)展來說尤為關(guān)鍵。

1水處理生產(chǎn)工藝概述

按照水處理自動控制系統(tǒng)的工藝流程與實(shí)際設(shè)計(jì)水量，可以將工作過程劃分為三大環(huán)節(jié)，分別為鐵皮沉淀池、化學(xué)除油間以及循泵房。其中在徐泵房當(dāng)中主要包括三個(gè)水池，分別為濁環(huán)水冷、凈環(huán)水冷水池以及冷卻塔。在這三個(gè)水池當(dāng)中，凈環(huán)水屬于生產(chǎn)設(shè)備當(dāng)中最常應(yīng)用的一種冷卻用水，能完成出爐產(chǎn)品與入爐產(chǎn)品的冷卻、運(yùn)輸管道的冷卻、加熱爐加熱過程的冷卻以及空調(diào)的冷卻。在冷卻水應(yīng)用以此之后，會流經(jīng)化學(xué)除油間、污泥脫水間以及鐵皮沉淀池，而后一同匯入到循泵房當(dāng)中的熱水池內(nèi)，再通過冷卻塔結(jié)束最終的冷卻操作后流向冷水池當(dāng)中，以達(dá)到循環(huán)利用的目的。在水處理過程中，水處理對水中的雜物實(shí)現(xiàn)吸附。此外，可以使用一部分的水處理藥劑，如聚合氯化鋁、活性炭以及各種過濾原料。在加工原水為生活或工業(yè)用水時(shí)。可以將其稱之為給水處理。而加工廢水時(shí)，可以將其稱之為廢水處理。在循環(huán)用水系統(tǒng)以及水再生處理中，原水為廢水，成品在加工過程中水處理還包含對處理過程中產(chǎn)生的廢水以及污物的最終處理模式。包含了廢氣處理、排放水處理。在處理生產(chǎn)方式上，可包含以下3點(diǎn)：（1）通過最常用的方法去除水中的部分雜質(zhì)，獲得所需要的水質(zhì)。（2）在原水中添加新成分來獲取所需要的水質(zhì)。（3）對原水加工不涉及去除雜質(zhì)或添加新成分。問題水中雜質(zhì)的去除方法需分析水中的物體，如顆粒物、溶解物等，包含水草、垃圾、水生物等。在廢水處理上，去除粗大的雜質(zhì)屬于水的預(yù)處理部分。懸浮物和膠體在水處理過程中產(chǎn)生不溶解物質(zhì)。就生活用水而論，在水處理生產(chǎn)工藝上，首先需要去除泥沙等雜質(zhì)，隨后消毒。對污染較為嚴(yán)重的水域，還要去除有機(jī)物。通過沉淀等一級處理去除有機(jī)物后，采用生物處理法進(jìn)行消毒，隨后進(jìn)行三級處理，以確保水質(zhì)能夠得到提升。在三級處理工藝上，通常使用微電解法進(jìn)行處理。微電解技術(shù)在不通電情況下，利用填充廢水中的微電材料，自身產(chǎn)生電位差，對廢水可進(jìn)行有效的電解處理，以達(dá)到降解污染物的目的。對設(shè)備通水后，設(shè)備內(nèi)部會形成微電系統(tǒng)，在空間內(nèi)作用下構(gòu)成一個(gè)電場。在處理過程中，全新生態(tài)與廢水中的許多組分發(fā)生氧化還原反應(yīng)，達(dá)到降解、脫色的作用。生成的F12+可以進(jìn)一步氧化成F13+，且水合物具備較強(qiáng)的吸附性。經(jīng)過測試，其吸附能力高于一般藥劑水解的氫氧化鐵膠體。可大量吸附水中分散的微小顆粒、金屬粒子及有機(jī)大分子。該工藝用于難降解高濃度廢水的處理可大幅度地降低COD和色度，提高廢水的可生化性，同時(shí)可對氨氮的脫除具有很好的效果。傳統(tǒng)上微電解工藝所采用的微電解材料一般為鐵屑和木炭，使用前要加酸堿活化，使用的過程中很容易鈍化板結(jié)，又因?yàn)殍F與炭是物理接觸，之間很容易形成隔離層使微電解不能繼續(xù)進(jìn)行而失去作用，這導(dǎo)致了頻繁地更換微電解材料，不但工作量大成本高還影響廢水的處理效果和效率。另外，傳統(tǒng)微電解材料表面積太小也使得廢水處理需要很長的時(shí)間，增加了噸水投資成本，這都嚴(yán)重影響了微電解工藝的利用和推廣。其工作原理基于電化學(xué)、氧化-還原、物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用對廢水進(jìn)行處理。該法具有適用范圍廣、處理效果好、成本低廉、操作維護(hù)方便，不需消耗電力資源等優(yōu)點(diǎn)。

2系統(tǒng)組成與功能設(shè)計(jì)

2.1管理網(wǎng)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，可將冗余服務(wù)器配置到管理級當(dāng)中，并設(shè)置兩臺互為備用，進(jìn)而提升系統(tǒng)可靠性。服務(wù)器可以選擇大型的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系數(shù)據(jù)庫，借助于客戶/服務(wù)器這種體系結(jié)構(gòu)，能有效滿足分布式與開放式數(shù)據(jù)管理的方式需求。同時(shí)還可以配合多臺PC機(jī)，將其當(dāng)做監(jiān)控操作站應(yīng)用，以實(shí)現(xiàn)針對水處理工作當(dāng)中不同部門工作的監(jiān)管效果。監(jiān)控操作站同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)狀態(tài)顯示、遠(yuǎn)程控制與操作、報(bào)警、報(bào)表、通訊、冗余以及數(shù)據(jù)通信等功能。管理網(wǎng)當(dāng)中的現(xiàn)場總線可以使用ProfibusFMS總線，而冗余服務(wù)器則可以當(dāng)做這個(gè)現(xiàn)場總線當(dāng)中的主站，借助于cp通信模塊連接現(xiàn)場總線。

2.2控制網(wǎng)

（1）整個(gè)系統(tǒng)的核心是PLC控制器，它不僅可以連接上位機(jī)和現(xiàn)場儀表，還可以處理和計(jì)算邏輯關(guān)系。因此，可以選擇不同公司生產(chǎn)的兩個(gè)不同的PLC組成冗余控制器，其中一個(gè)設(shè)置為主站，另一個(gè)設(shè)置為備用站。兩個(gè)PLC通過并行總線進(jìn)行通信和信息交換，并相互監(jiān)控，從而完成雙機(jī)熱備冗余。主要功能是接收來自管理網(wǎng)絡(luò)的命令和信息，控制水處理工作流程，并為管理網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)和服務(wù)器傳輸現(xiàn)場實(shí)時(shí)狀態(tài)。同時(shí)還應(yīng)注意的是，每個(gè)PLC中都安裝了ProfibusFMS通信模塊，使PLC成為ProfibusFMS現(xiàn)場總線從站，并借助總線實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信（如圖1）。（2）現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)。現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)的基本組成一般包括一次儀表、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。一次儀表可包括液位計(jì)、流量計(jì)、溫度傳感器、壓力傳感器等。現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)的主要功能是監(jiān)測傳感器的具體參數(shù)和系統(tǒng)設(shè)備的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)，并將最終監(jiān)測數(shù)據(jù)上傳至系統(tǒng)。此外，現(xiàn)場王還可以指揮濟(jì)寧結(jié)構(gòu)中的控制機(jī)，進(jìn)而有效地控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作。在現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)過程中，可選擇PROFIBUSDP通信模塊連接PLC遠(yuǎn)程輸入/輸出站et200m、現(xiàn)場執(zhí)行機(jī)構(gòu)和現(xiàn)場儀表。

3軋機(jī)水處理自動控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)構(gòu)造

3.1網(wǎng)絡(luò)通信模塊

在水處理自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程中，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)設(shè)備需要根據(jù)實(shí)際情況選擇具體的類型，如6個(gè)電端口或2個(gè)光端口，以便更好地完成系統(tǒng)擴(kuò)展和生產(chǎn)的具體需要，完成數(shù)據(jù)交換。PLC系統(tǒng)通過交換機(jī)加強(qiáng)工業(yè)以太網(wǎng)與上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸效率，實(shí)現(xiàn)信息交換。結(jié)合ieee823標(biāo)準(zhǔn)，建立高性能、開放網(wǎng)絡(luò)、多供應(yīng)商的體系。借助PLC技術(shù)，可通過以太網(wǎng)連接和通信處理器選擇CP343-1信號處理器。其中，實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率約為10mc/s，系統(tǒng)可以依靠TCP/IP通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)傳輸。同時(shí)，在CPU中配置特定的模塊數(shù)據(jù)。系統(tǒng)啟動后，所有配置數(shù)據(jù)都可以傳輸?shù)紺P部件。

3.2PLC系統(tǒng)

（1）CPU和電源結(jié)構(gòu)。PLC是控制系統(tǒng)和設(shè)備參數(shù)設(shè)置的主要模塊。在硬件配置過程中，結(jié)合現(xiàn)場總線模塊和變電站結(jié)構(gòu)，可將S7-300設(shè)置為主站。CPU包含MPI接口，支持I/O配置、分布式I/O等重要結(jié)構(gòu)。（2）ET-200M。這是一個(gè)模塊化I/O站，是一種高密度配置形式。同時(shí)具有IP20的保護(hù)注冊，可實(shí)現(xiàn)PLC通信模塊和信號功能的擴(kuò)展。該站為無源站，最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)12m比特/秒。（3）輸入/輸出模塊。該模塊是SM信號模塊。數(shù)字輸出模塊可以連接接觸器、燈、啟動器和電磁閥。

3.3人機(jī)界面系統(tǒng)

（1）顯示本工程主要工藝流程畫面，顯示設(shè)備的運(yùn)行和控制過程，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備的控制；（2）加強(qiáng)對電機(jī)啟停、急停等工作過程的控制。（3）完成實(shí)際操作和報(bào)警過程，并實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。（4）第一個(gè)模擬考試模塊用于控制設(shè)備故障診斷模塊，采集報(bào)警數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，得到趨勢曲線或直接查詢。例如，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，窗口系統(tǒng)中的上層監(jiān)控模塊可以用來支持PLC軟件和程序軟件的開發(fā)。控制系統(tǒng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。PLC設(shè)備在運(yùn)行過程中，可以檢測其具體的工藝參數(shù)和運(yùn)行狀態(tài)，并利用控制原理調(diào)整設(shè)備結(jié)構(gòu)。

3.4程序設(shè)計(jì)

（1）方案編制要點(diǎn)。應(yīng)滿足PLC模塊中控制模塊的要求，并根據(jù)實(shí)際用水量合理控制水泵的啟停量。通過流量計(jì)分析泵特定出口位置的流量，然后調(diào)整啟動和停止泵的數(shù)量。例如，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，水泵和閥門可以具有一定的聯(lián)鎖控制能力。然后，在啟動和關(guān)閉后，必須先打開水泵，然后才能打開閥門。關(guān)閉時(shí)，情況正好相反。在程序設(shè)置過程中，經(jīng)常隨機(jī)指定一臺平臺設(shè)備作為備用水泵。水泵發(fā)生故障時(shí)，只能自動投入運(yùn)行，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號。（2）制定程序。軟件編程過程中可采用STEP7模式，實(shí)現(xiàn)組態(tài)、調(diào)試、編程、監(jiān)控等多項(xiàng)工作內(nèi)容。內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)可以分配地址和科學(xué)的設(shè)計(jì)參數(shù)。

3.5系統(tǒng)調(diào)試

（1）調(diào)試硬件結(jié)構(gòu)。在軋機(jī)凈化水自動控制系統(tǒng)調(diào)試期間，必須對PLC控制模塊進(jìn)行全面檢查，包括接地線、I/O接線和電源。對PLC的外部接線進(jìn)行一些檢查幫助，確認(rèn)硬件連接正確后，完成最終的電力傳輸。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，調(diào)試階段非常關(guān)鍵，可以選擇變量表進(jìn)行測試。在檢測期間，工作人員可以借助CPU故障診斷方法找到故障區(qū)域。另外，該技術(shù)通過硬件仿真，對設(shè)備信號進(jìn)行分析，并通過硬接線連接PLC系統(tǒng)的輸入，從而完成相關(guān)的測試工作。（2）調(diào)試軟件。模擬調(diào)試合格后，可完成現(xiàn)場設(shè)備與PLC的連接，將PLC的運(yùn)行模式改為運(yùn)行模式，以減少或消除系統(tǒng)運(yùn)行過程中的漏洞。軟件調(diào)試可以實(shí)現(xiàn)對打開的變量表或新增加的變量表的編輯和檢查。

4結(jié)語

綜上所述，在軋鋼廠日常生產(chǎn)過程中，水處理環(huán)節(jié)往往是一個(gè)十分關(guān)鍵，對生產(chǎn)質(zhì)量與生產(chǎn)環(huán)保性產(chǎn)生直接影響的環(huán)節(jié)，因此針對其進(jìn)行自動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用將具有重大意義。

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作者:石明璇 單位:南京南鋼產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司公輔事業(yè)部