歐姆龍CP1L-M在萊鋼調(diào)水處理廠的研究與應(yīng)用

隨著煉鐵、煉鋼生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，循環(huán)水的用量明顯增加，必須建造大型生產(chǎn)用水處理廠；大量的水處理設(shè)備需要高性能、高可靠性、體積小、價(jià)格低、具有強(qiáng)大的運(yùn)算功能、易于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜控制功能等優(yōu)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，生產(chǎn)線采用計(jì)算機(jī)控制后可以大幅度提高水處理的產(chǎn)量、質(zhì)量，提高設(shè)備使用壽命，節(jié)約能源，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，改善操作環(huán)境。

2.系統(tǒng)組成

2.1 調(diào)水處理廠工藝概述

萊鋼調(diào)水處理廠生產(chǎn)線共有兩個(gè)大型水池，主要控制6臺(tái)循環(huán)泵、18臺(tái)通風(fēng)機(jī)、2臺(tái)回用水潛污泵、2臺(tái)立時(shí)渣漿泵、5臺(tái)電磁閥、5臺(tái)止回閥、2臺(tái)減壓閥、4臺(tái)加氯機(jī)、6臺(tái)吸泥泵；設(shè)計(jì)生產(chǎn)總用水量30987m3/h,生產(chǎn)水循環(huán)利用率92.63%。通過加氯機(jī)和吸泥泵實(shí)現(xiàn)供水的過濾和凈化。每個(gè)水池設(shè)有3臺(tái)給水泵供水，兩用一備，正常兩臺(tái)給水泵供水運(yùn)行，當(dāng)水位降到低水位或運(yùn)行水泵故障時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)一臺(tái)備用給水泵，當(dāng)水位到達(dá)高水位時(shí)，停止備用水泵；單擊手動(dòng)啟停給水泵時(shí)，通過現(xiàn)場按啟泵、停泵按鈕，實(shí)現(xiàn)給水泵的啟動(dòng)/停止控制。

2.2 系統(tǒng)組成

調(diào)水處理廠自動(dòng)控制系統(tǒng)采用歐姆龍CP1L-M系列PLC硬件組成基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)。采用CX-Designer監(jiān)控軟件，編程軟件采用CX-Programmer，采用WINDOWS XP作為系統(tǒng)平臺(tái)界面，組成計(jì)算機(jī)化的操作系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)通訊。控制器與上位機(jī)之間采用串口進(jìn)行通訊。系統(tǒng)增加了兩塊CP1W-40EDR擴(kuò)展單元，增強(qiáng)了控制系統(tǒng)的控制能力。調(diào)水系統(tǒng)硬件配置如圖1所示。

3.主要控制功能

3.1 循環(huán)泵邏輯控制

水處理控制2個(gè)水池、2個(gè)清水池、2個(gè)回用水池、2個(gè)加氯間、3個(gè)加礬間等水容器的進(jìn)、出水循環(huán)泵，每個(gè)水池有3個(gè)給水泵供水。實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)循環(huán)水供應(yīng)。循環(huán)水泵電機(jī)控制原理相同，僅以1#循環(huán)泵為例介紹。

1#循環(huán)泵有水泵電機(jī)4－1、水泵電機(jī)4－2、水泵電機(jī)4－3共有三臺(tái)水泵。
操作模式為機(jī)旁操作、集中操作。

機(jī)旁操作:操作員在現(xiàn)場操作箱上直接進(jìn)行操作，通過啟動(dòng)、停止按鈕實(shí)現(xiàn)單個(gè)電機(jī)的啟動(dòng)運(yùn)行、停止。

集中操作:通過上位機(jī)監(jiān)控畫面進(jìn)行操作,又分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種模式。
手動(dòng)方式： 操作員通過監(jiān)控畫面操作相應(yīng)水泵，當(dāng)水泵投用時(shí)，操作員可在畫面上啟停該水泵。當(dāng)水泵備用時(shí)，水泵不能通過畫面啟停。
自動(dòng)方式： 兩臺(tái)工作泵4-1和4-2同時(shí)運(yùn)行,當(dāng)工作泵發(fā)生故障時(shí),備用泵4-3自動(dòng)投入運(yùn)行,同時(shí)將故障信號送入操作室。吸水井達(dá)到最低水位時(shí)（-3.8m）水泵自動(dòng)停泵,并發(fā)出報(bào)警信號。

#1水池實(shí)現(xiàn)液位LT101高、低液位報(bào)警。

3.2過程控制和監(jiān)控

實(shí)現(xiàn)了重要水流量、液位、溫度的過程單回路控制，使控制參數(shù)穩(wěn)定在生產(chǎn)要求的控制范圍內(nèi)。以加氯流量控制為例，采用單回路控制，控制原理如圖2所示。

PID控制示意圖

使用監(jiān)控畫面實(shí)現(xiàn)對循環(huán)水系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，強(qiáng)制動(dòng)作，及動(dòng)態(tài)畫面顯示，趨勢畫面顯示，報(bào)警/歷史記錄等功能。

4.應(yīng)用效果

系統(tǒng)自2004年5月投入在線運(yùn)行以來，取得良好的控制效果：參數(shù)控制精度在99%以上，全自動(dòng)運(yùn)行率在95%以上，有效的節(jié)約了電能和水資源，減少了環(huán)境污染，保護(hù)了環(huán)境。具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和推廣價(jià)值。

5.對歐姆龍的建議

歐姆龍PLC控制系統(tǒng)側(cè)重于小型系統(tǒng)，知名度低，應(yīng)用量較少，應(yīng)加強(qiáng)宣傳力度。歐姆龍繼電器應(yīng)用較多，所應(yīng)用的繼電器幾乎全部是歐姆龍的，性能穩(wěn)定可靠，價(jià)格合理。