2018高线水处理控制系统改造方案

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　　摘 要：高线水处理泵站位于高速线材生产线西侧，始建于1993年，该水泵站主要功能是回收高线生产使用的净环水和浊环水，然后通过过滤、加药、除油、冷却等工艺，将处理后的净环水和浊环水供给高线生产使用，节能减排循环利用。于2008年专业整合时并入动力能源分公司，原控制系统由于年久失修，落后淘汰，无备件更换，现整个生产线都是人工操作，资源没有得到充分利用，为了实现资源优化、减员增效的目的，急需对控制系统进行改造，提升自动化程度。本文根据昆钢动力能源分公司高线水处理存在的问题，并结合动力能源分公司能源管控规划做出了改造方案并进行了详细阐述。
　　关键词：水处理 控制系统 减员增效
　　1、高线水处理工艺现状分析
　　高线水处理泵站位于高速线材生产线西侧，始建于1993年，该水泵站主要功能是回收高线生产使用的净环水和浊环水，然后通过过滤、加药、除油、冷却等工艺，将处理后的净环水和浊环水供给高线生产使用，节能减排循环利用。于2008年专业整合时并入动力能源分公司，原控制系统由于年久失修，落后淘汰，无备件更换，现整个生产线都是人工操作，资源没有得到充分利用，为了实现资源优化、减员增效的目的，急需对控制系统进行改造，提升自动化程度。
　　2、目标
　　总体目标：对高线水处理站内重要设备进行实时监视和控制，实现远程值守。
　　具体为：根据本次改造原设计，高线水处理站将新增一套PLC控制系统，完成对设备的监控、数据储存、报警、逻辑控制等功能，并预留接口将数据上传到能管系统，以实现对水泵站设备的监视，实现无人值守的功能，完成区域集中和全厂监视，达到资源合理利用、减员增效的目的。
　　3、改造方案
　　3.1 改造设备
　　为了提高系统的自动化程度，实现无人值守，必须对设备进行改造，并在关键部位加装液位计、温度变送器、压力变送器、电流表等仪表检测装置。根据高线水处理工艺现状分析，目前只能在就地操作箱上启/停控制设备，需要对操作箱进行改造，增加中间继电器等设备，实现就地/远程 PLC系统控制模式，实现对设备状态信号的采集、分析，实现自动控制，潜水泵、风机的改造原理与水泵操作回路改造原理相同，水泵改造如图1所示。
　　3.2 加装视频摄像系统
　　为了更好的实现减员增效，降低成本，提高市场竞争力，加装实时视屏监视设备成为首选，在主泵房、浊环水一次泵房、浊环水二次泵房和加热炉回水泵房加装六只摄像头，实现全区域监控。
　　4、PLC系统配置
　　根据动力能源分公司区域集中的规划，计划在污水处理站设置集中监控站，上位机系统与各水泵站的PLC直连，进行区域水泵站的集中监控。
　　4.1 系统功能
　　本次改造的控制系统采用西门子S7-300的PLC，保证系统软硬件性能可靠，完成对高线水处理所有数据采集、储存、逻辑控制及报警功能。
　　集中监控站：采用WINDOWS XP系统，安装编程软件Step7和上位机组态软件WinCC，具备实现对高线水处理整个系统的操作控制、系统监视。
　　过程站：采用西门子S7-300PLC，完成数据采集，顺序控制，联锁等各项保护功能。各板卡能实现热拨插，点与点之间相互隔离，且具有点故障自诊断功能，与巡检站的联络采用工业以太网TCP/IP通讯方式。
　　4.2 系统配置
　　根据生产工艺控制的要求，结合过程控制和过程管理的特点，PLC系统的I/O检测点按数据类型AI、DI、DO划分。包括了整个过程控制中的电气、仪表相关检测、控制点，通过对高线水处理涉及的输入、输出点(I/O)进行了汇总统计，考虑到今后有扩容的可能，各类I/O卡件裕量20%。对系统进行整体配置，如表1所示。
　　5、PLC控制功能
　　5.1 过程控制
　　根据工艺和现场维护人员要求，PLC系统可以对各水泵及其他设备进行远程操作及联锁控制，并将一些重要信号反馈到运行人员进行人工远程操作。各设备均可实现就地和远程两种方式的启停，并设有相应的切换开关，上位设有自动与手动切换按钮，使用者可根据实际情况进行选择。
　　5.2 连锁控制
　　对于潜水泵，冷却风机，因为其是低压设备，频繁启停对设备的性能不会产生负面影响，所以将改造成联锁启停。根据生产工艺技术要求，PLC系统设置了如下联锁控制回路，具体包括：
　　5.2.1 潜水泵连锁控制
　　连锁条件：积水坑液位。
　　手动模式：则由操作人员完成潜水泵的启停。
　　自动模式：当集水坑的液位高于高高水位设定值时，无论另一个水泵是否处于运行状态，自动启动水泵(投入使用的水泵可自行选择);当集水坑的液位高于高水位设定值的时候，先判断另外一台水泵是否处于运行状态，如果已经有一台水泵启动，则不启动，没有水泵处于运行状态则开启水泵;当集水坑的液位低于低水位设定值时，停止水泵。
　　5.2.2 冷却风机连锁控制
　　连锁条件：投入电机温度中的最大值(每台电机设有投入与切除)。
　　投入/切除连锁：用户可选择是否投入连锁(每台风机设有投入与切除)
　　投入后：当温度大于设定值时，启动投入的风机;温度小于设定值时，停止风机。
　　6、系统监控功能
　　具有工艺流程图、控制面板、历史趋势、分级报警等功能。
　　7、改造方案效果
　　通过对高线水处理的改造，可以实现站内无人值守，远端监控，与其它水处理站统一集中到污水处理站监控，集中管理。控制系统实时情况可通过远端工作站做相应操作、监视，各现场可通过视频摄像头实时录像、监视。达到资源整合、节能减排、减员增效的目的。
　　参考文献
　　[1] 刘建雄.PLC控制系统在化学水处理系统的应用[J].科技资讯，2008(13)：62.
　　[2] 梁晓明.ControlLogix PLC在水处理中的应用[J].自动化仪表，2007(S1)：174-177.
　　[3] 解智.水厂水处理自动化控制系统[J].现代机械，2003(3)：42-44.