3500线水处理自动控制系统的开发与应用

耿加深

摘要：济钢宽厚板厂3500线水处理系统包括控制系统PLC、电力控制设备和现场泵站，为淬火机系统提供冷却水。由于操作岗位人员紧张，淬火机操作人员对水处理系统的操作、监控有限，造成水系统操作延迟、报警信息得不到即使处理等，严重影响钢板的淬火工艺要求，并且带来水资源的大量浪费。在此情况下，必然要求水处理系统的自动化，以实现系统的稳定运行。

关键词：GE CIMPLICITY-HMI；自动控制；淬火工艺

0前言

济钢3500线水处理系统采用GE PLC控制，上位操作画面为GE CIMPLICITY-HMI，西门子6SE70系列变频器和软启控制三种水泵。实现自动控制，势必要提升泵、供水泵、加压泵的启停与调节池、蓄水池、高位水塔的液位相关联。钢板进行淬火工艺时，需要开启供水泵和加压泵。调节池内水位低时，需要开启提升泵。以此来减少操作量，达到自动控制的目的。

1水处理系统硬件设备内容

水处理系统包括3台淬火加压水泵，变频控制，4台水塔供水泵，变频控制，5台提升泵，软启动控制，9台电动阀（淬火加压泵出口3台，水塔供水泵出口4台，泵组旁通水管电动阀一台，LOI旁通水管电动阀一台），冷却风机两台，潜水泵一台。调节水池一个，旋流分离器3个（无检测控制），吸水井一个（无检测控制），高位水塔（淬火水塔）一个。主机架一个，辅机架一个，CPU一台，Profibus DP模块一块，Genius DP发送模块一块，Genius DP接收模块一块，电源模块两块，DI 10块，DO 4块，AI 2块。两台上位监控机，一块交换机，编程软件一套，监控软件开发版一套，运行版一套。

2水泵自动控制顺序设定

以加压泵自动控制顺序为例：

（1）加压泵在自动状态下，可以设置自动顺序，自动顺序由上位监控程序设置，顺序可以空缺，例如1＃备用泵因故障转换为手动状态，则2＃备用泵并不变为1＃备用泵。启动时按备用顺序启动，上一顺序备用泵已启动或故障则本顺序备用泵启动。自动时自动调节压力。

（2）加压泵处于集中状态，HMI自动，无故障，别的泵未设置为1＃备用状态，则本泵可设置为1＃备用泵。一旦有备用泵被设置为1＃备用泵，则其他备用泵不能被设置为1＃备用泵。

（3）加压泵处于集中状态，HMI自动，无故障，上位监控程序设置为2＃备用状态，则本泵可设置为2＃备用泵。一旦有备用泵被设置为2＃备用泵，则其他备用泵不能被设置为2＃备用泵。

（4）加压泵处于集中状态，HMI自动，无故障，上位监控程序设置为3＃备用状态，则本泵可设置为3＃备用泵。一旦有备用泵被设置为3＃备用泵，则其他备用泵不能被设置为3＃备用泵。

提升泵和供水泵的自动顺序思路与此相同。

3水泵自动启停程序设计

3.1提升泵程序设计

提升泵共5台，两台软启动，互为备用。提升泵由一台软启动启动。自动情况下调节池液位上、下、上上、下下限报警。上限连锁开备用泵，正常液位停备用泵，下限停运行泵（无备用泵情况下）。启动过程中发生故障停软启动和泵，切换完成后发生故障停提升泵。

自动状态下，顺序启动、停止备用泵和运行泵。启动时由小到大，停止时由大到小。备用泵设置顺序可以空缺，例如没有备用泵1。设置顺序由HMI画面决定。自动条件为：集中，自动，无故障。

3.2供水泵程序设计

供水泵共4台，分两组，每组2台，每组由一台变频器启动。自动情况下高位水塔上、下、上上、下下限报警。上限连锁开旁通阀及淬火水塔供水泵低速运转，下限连锁关旁通阀及淬火水塔供水泵正常运转，下下限连锁开备用泵。泵与阀联锁动作为启动时先关阀，然后启泵，泵启动完毕后开阀；停止时先关阀，然后停泵。任何状态下发生故障均立即停泵并关阀。

自动状态下，启动备用泵遵循平衡原则，轮流启动两个泵组的备用泵，停泵时一样。泵组1备用泵设置顺序为1、3，泵组2备用泵设置顺序为2、4，备用泵设置顺序可以空缺，例如没有备用泵1。设置顺序由HMI画面决定。自动条件为：集中，自动，无故障。

自动情况下备用泵启动分析为：4台泵均未运行，按备用泵顺序启；1台泵运行，另一组的备用泵顺序启动，如另一组无备用泵则顺序确定本组的备用泵；2台泵运行，启动备用泵；3台泵运行，启动备用泵。停泵分析为：4泵运行，按备用泵顺序停泵；3泵运行，停2台泵运行的泵组的备用泵，如没有备用泵则停另一组的备用泵；2台泵运行，顺序停备用泵；1台泵运行，顺序停备用泵。

3.3加压泵程序设计

淬火加压泵一共3台，全部由变频器控制。变频器自动运行时由PLC控制，手动时现场控制。当加压泵处于自动状态时，变频器也根据压力自动调节，当加压泵处于其他状态时（手动、调试、联动），变频器输出由HMI画面输出（％形式决定）。加压泵根据总管压力通过变频器进行调节，自动情况下自动调节，输出大于95％认为全频工作，小于5％认为0频工作。加压泵自动状态下只进行自动调节动作；在自动且备用状态下，加压泵能够进行自动启停和调节动作。加压泵备用顺序由HMI监控画面设定，顺序为1、2、3＃备用泵，一旦有加压泵被设定为某一顺序的备用泵，则其他加压泵不能被设定为该顺序的备用泵。备用泵按顺序由小到大启动，由大到小停机。总管压力低，此时备用泵允许启动，首先启动1＃备用泵，1＃备用泵启动完毕且全频运行后或没有1＃备用泵，启动2＃备用泵；2＃备用泵启动完毕且全频运行后或没有2＃备用泵，启动3＃备用泵；备用泵停机时，备用泵已经0频运行且压力高则停3＃备用泵，3＃备用泵已经停机完毕或没有3＃备用泵，同时压力仍高则停2＃备用泵；2＃备用泵已经停机完毕或没有2＃备用泵则停1＃备用泵。

4结束语

水处理系统自动控制功能的实现，解决了操作力量不足的问题，同时在满足淬火工艺要求的基础上，节约了大量水资源。实际生产运行表明，自动控制系统与加热、淬火系统配合效果良好，使得产品性能有了极大保障，有很好的推广价值。

参考文献：

[1]刘超.水泵及水泵站[M].北京:中国水利水电出版社,2009 .

[2]张智贤,沈永良等.自动化仪表与过程控制[M].北京:中国电力出版社,2009(03).

[3]张石,刘晓志等.电工技术[M].北京:机械工业出版社,2012(01).endprint