冶金行業(yè)快速發(fā)展帶動了工業(yè)經(jīng)濟(jì)的前進(jìn)，但與此同時，也排出大量廢氣和污水，如果不能及時妥善的處理會對生態(tài)環(huán)境造成極大的影響。

　　《中國有色冶金》全面報道輕金屬、重金屬、貴金屬、稀有及稀土金屬等60多種金屬的冶金生產(chǎn)，發(fā)布冶金項目、技新成果、企業(yè)生產(chǎn)動態(tài)等信息，探討最新熱點問題，連載冶金史和各種專題。獲獎情況：1996年全國中文核心期刊。

　　近幾年公司承建冶金行業(yè)的工程較多，接觸學(xué)習(xí)了大量的煙氣除塵污水處理自控系統(tǒng)的知識，本文著重介紹了煙氣除塵污水處理自動化控制系統(tǒng)的構(gòu)成、控制功能。本系統(tǒng)自投運以來，運行良好，并取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

　　1 問題的提出

　　為淘汰落后工藝，優(yōu)化工藝技術(shù)裝備結(jié)構(gòu)，改善品種結(jié)構(gòu)，提高鋼質(zhì)，建設(shè)120t轉(zhuǎn)爐工程。為節(jié)能降耗和改善環(huán)境，使轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)達(dá)到清潔化，對轉(zhuǎn)爐煙氣采用二文全濕末燃法(OG)凈化。凈化的轉(zhuǎn)爐煤氣由三通切換閥出來，回收利用。按照冶金工業(yè)廢水治理的技術(shù)政策，要對轉(zhuǎn)爐除塵污水進(jìn)行高效處理，建立節(jié)能環(huán)保工程，滿足轉(zhuǎn)爐除塵對水質(zhì)的要求。

　　2 轉(zhuǎn)爐煙氣除塵污水處理工藝簡介及控制要求

　　2.1工藝簡介

　　從煙氣凈化設(shè)施排除的污水經(jīng)高架溜槽至磁凝聚器磁化處理后，進(jìn)入粗顆粒分離機，分離出顆粒粒經(jīng)≥60微米的固體顆粒，最后污水自流進(jìn)入具有三級沉淀裝置的高效斜管沉淀罐，對污水中的懸浮物進(jìn)行沉降分離,能夠有效地分離出水中≥10微米的雜質(zhì),保證出水懸浮物SS≤50mg/l，澄清后的水由斜罐頂部溢流排出，再自流進(jìn)入泵站內(nèi)熱水池，用水泵提升到冷卻塔降溫冷卻后，自流入冷水池，水質(zhì)穩(wěn)定后再由加壓泵供用戶循環(huán)使用。高效斜管沉淀罐分離出的污泥濃縮后經(jīng)底部排泥管道上的泥漿濃度測量計檢測濃度后自動排泥到帶有攪拌裝置的中心集泥池，由泥漿泵經(jīng)泥漿送到轉(zhuǎn)爐煙氣污泥回收處理系統(tǒng)，集中處理，回收利用。

　　2.2控制要求

　　污水處理的各道工序通過溜槽或管道連接起來，工藝設(shè)備繁多、分布戰(zhàn)線長，按功能及區(qū)域分為濁環(huán)泵站、加藥間、粗顆粒機及斜管沉淀罐、污泥脫水間、濃縮池等部分。各部分既相互獨立又聯(lián)系密切;每個工序含400個左右I/O點，設(shè)備相對分散。因此自控系統(tǒng)的整體自動控制和PLC的遠(yuǎn)程控制等要求控制器和網(wǎng)絡(luò)有更好的集成。

　　3 自動化控制系統(tǒng)構(gòu)成

　　施耐德電氣公司生產(chǎn)的適應(yīng)各種變化系統(tǒng)的Modicon TSX Momentum系統(tǒng)包含4個基本元件(通訊適配器，I/O基板，處理器適配器，可選適配器)，可以按不同方式簡單地組合起來，形成靈活多用的控制系統(tǒng)或子系統(tǒng)。能夠滿足本污水處理系統(tǒng)整體分散、局部集中的工藝設(shè)備控制的需要。

　　轉(zhuǎn)爐煙氣除塵污水處理自動化控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成按系統(tǒng)劃分如下：

　　1)濁環(huán)泵站電氣、儀表控制系統(tǒng)。(1#PLC)

　　2)粗顆粒機及斜罐沉淀器等電氣控制系統(tǒng)。(2#PLC)

　　3)污泥脫水間及濃縮池等電氣、儀表控制系統(tǒng)。(3#PLC)

　　4)1#加藥機電氣、儀表控制系統(tǒng)。(4#PLC)

　　5)2#加藥機電氣、儀表控制系統(tǒng)。(5#PLC)

　　6)3#加藥機電氣、儀表控制系統(tǒng)。(6#PLC)

　　7)3套HMI

　　120t轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水系統(tǒng)自動化控制系統(tǒng)采用6套基于施耐德電氣公司生產(chǎn)的Modicon TSX Momentum自動化平臺作為底層控制的主站，應(yīng)用控制軟件的開發(fā)采用符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)配置的Modicon Concept編程軟件包。集中控制室采用CRT監(jiān)控和操作，不再設(shè)操作臺操作。每套PLC之間，PLC與上位機之間通過Modbus TCP/IP Ethernet網(wǎng)相連，實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)交換。上位機的開發(fā)采用了施耐德電氣公司的監(jiān)控開發(fā)軟件Monitor Pro V7。3套HMI監(jiān)控PC站互為備用，共享操作。整個轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水處理系統(tǒng)通過交換機與精煉連鑄、轉(zhuǎn)爐等組成上一級管理網(wǎng)。每個PLC由Ethernet通訊接口提供自己的網(wǎng)絡(luò)鏈接Web頁，用戶可通過瀏覽器、HTML瀏覽本系統(tǒng)的運行狀況和生產(chǎn)情況。

　　基礎(chǔ)自動化控制系統(tǒng)完成對整個除塵污水處理工藝設(shè)備進(jìn)行在線監(jiān)控，完成各個工藝設(shè)備或者工藝流程的順序控制及PID調(diào)節(jié)，實時數(shù)據(jù)的采集和傳送，歷史趨勢數(shù)據(jù)和故障報警的處理及顯示等。

　　4 系統(tǒng)主要控制功能

　　4.1 濁環(huán)泵站電氣、儀表自動化控制系統(tǒng)(1#PLC)主要是確保將斜管沉淀罐澄清后水的壓力、溫度、流量、水質(zhì)滿足轉(zhuǎn)爐煙氣除塵設(shè)備的需要下，打入凈環(huán)循環(huán)利用。完成的主要控制功能如下：

　　(1)熱水泵組、冷水泵組、沖洗泵組的控制。每泵出口閥與泵有聯(lián)鎖關(guān)系：正常生產(chǎn)時，閥關(guān)位，啟泵，15S后，開閥;閥關(guān)到位后，停泵。工作泵與備用泵能夠自動切換，當(dāng)各泵組供水管上遠(yuǎn)傳壓力達(dá)到最低時，備用泵啟動，30秒后，工作泵(故障)停止運行。其中沖洗泵采用施耐德ATV-68型變頻器控制，可根據(jù)用戶的多少調(diào)速，保證管道壓力恒定。(2)冷卻塔風(fēng)機控制。(3)自清洗過濾器控制。設(shè)置在冷水泵組或沖洗泵組供水總管上，包括定時、壓差、人工三種沖洗方式。(4)設(shè)備供水總管供水壓力、溫度顯示及上限下限報警(5)供水總管、補水管供水流量顯示及累積(6)冷卻塔風(fēng)機減速箱溫度顯示及上限報警(7)冷水池、熱水池水位顯示及上限下限報警。

　　4.2粗顆粒機及斜罐沉淀器等電氣控制系統(tǒng)(2#PLC)主要是將轉(zhuǎn)爐除塵污水進(jìn)行磁化、沉淀、分離處理。完成的主要控制功能如下：

　　(1)8套斜罐沉淀器控制。斜罐排泥采用時間、濃度兩種方式，控制排泥泵運行。排出污泥含水率ρ=60%～75%。(2)粗顆粒分離機控制。采用施耐德ATV-58型變頻器控制運行,控制轉(zhuǎn)速為2.5轉(zhuǎn)/分。(3)渣漿泵及泵出口閥控制。渣漿泵與其出口閥聯(lián)瑣：泵開15S后，閥開;泵停， 閥關(guān)。(4)排泥罐攪拌機、插板閥、漿液閥控制。(5)集水池潛污泵控制。潛污泵與集水池液位聯(lián)鎖，自動運行。

　　4.3污泥脫水間及濃縮池等電氣、儀表控制系統(tǒng)(3#PLC)主要完成的功能：

　　(1)皮帶輸送機與螺旋輸送機控制。(2)沖水泵與泵出口閥控制。(3)污泥處理過程控制。(4)卸料閥控制。(5)濃縮池濃縮機控制。要求不可逆運行。(6)濃縮池渣漿泵及泵出口閥。閥與泵聯(lián)瑣：先開出口閥，后啟泵。(7)排污泵控制。排污泵與集水池液位聯(lián)鎖，自動運行。(8)潛污泵控制。設(shè)在濾液水池內(nèi)，潛污泵啟停受液位控制，高液位啟動，低液位停泵。(9)1#-4#壓濾機進(jìn)料管壓力檢測(10)沖水泵出水總管出水壓力及流量檢測。

　　4.4加藥機電氣、儀表控制系統(tǒng)(4#PLC)主要是對斜罐前污水顆粒進(jìn)行絮凝抱團(tuán)分離;并對泵站凈水進(jìn)行水質(zhì)穩(wěn)定，以便循環(huán)利用。完成的主要控制功能如下：

　　(1)每套加藥設(shè)備攪拌罐設(shè)液位監(jiān)測裝置一套，實時顯示攪拌罐藥液的液位，同時根據(jù)設(shè)定發(fā)出上下限位報警信號，由PLC發(fā)出指令，控制電磁閥(DN40)的運行。即液位低于某一設(shè)定值時補水電磁閥開，出液管電磁閥關(guān)。高于某一設(shè)定值時補水電磁閥關(guān)。(2)每套加藥設(shè)備儲液罐設(shè)液位監(jiān)測裝置一套，實時顯示儲液罐藥液的液位，同時根據(jù)設(shè)定發(fā)出下限位報警信號，由PLC發(fā)出指令，控制計量泵和出液管電磁閥的運行。即儲液罐液位低于某一設(shè)定值時，計量泵停泵，閥門開。儲液罐液位高于某一設(shè)定值時，出液管電磁閥關(guān)。(3)攪拌罐攪拌機控制。

　　4.5 3套HMI功能

　　3套HMI互為備用，共享操作。主要完成濁環(huán)泵站系統(tǒng)、粗顆粒機及斜罐沉淀系統(tǒng)、加藥系統(tǒng)、污泥處理間及濃縮池系統(tǒng)工藝參數(shù)的采集、設(shè)定、顯示、聲光報警和記錄功能以及相關(guān)設(shè)備的操作和狀態(tài)監(jiān)控。

　　4.6操作方式

　　每臺(套)濁環(huán)水處理系統(tǒng)設(shè)備配機旁操作箱一臺，供設(shè)備調(diào)試和非正常狀態(tài)下對設(shè)備進(jìn)行控制，并顯示各設(shè)備開啟及閥門的開關(guān)狀態(tài)。主操作均設(shè)在污泥間集中控制室HMI操作站上�，F(xiàn)場具有優(yōu)先操作權(quán)，現(xiàn)場操作箱上設(shè)置操作權(quán)選擇開關(guān)。

　　120t轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水濁環(huán)水自動化控制系統(tǒng)設(shè)有2地3種操作方式，即轉(zhuǎn)爐濁環(huán)水集中控制室HMI上的CRT自動、CRT手動操作方式;機旁現(xiàn)場操作箱就地單機試車和檢修手動操作方式。

　　5 控制系統(tǒng)構(gòu)成

　　5.1控制系統(tǒng)構(gòu)成

　　粗顆粒分離機、螺旋輸送機等設(shè)備分別應(yīng)用ATV-58型、ATV-28型變頻器，采用內(nèi)置MB+網(wǎng)卡上掛本地PLC的MB+網(wǎng)，與本地PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，大大提高了系統(tǒng)的分布性和可靠性。

　　6 系統(tǒng)組態(tài)軟件

　　6.1 PLC控制級軟件。

　　采用施耐德公司提供的符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的Concept配置開發(fā)軟件，實現(xiàn)PLC內(nèi)部硬件組態(tài)，網(wǎng)絡(luò)配置以及系統(tǒng)的各種控制、運算功能。

　　6.2上位機軟件。

　　采用施耐德公司提供的基于Windows2000工作環(huán)境的Monitor Pro V7監(jiān)控組態(tài)軟件。本軟件有兩個功能強大的配置工具---Client Builder和Configuration Explorer。

　　Configuration Explorer提供一個直觀的配置環(huán)境，負(fù)責(zé)Monitor Pro服務(wù)器的組態(tài)，負(fù)責(zé)從下位機采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行處理和存儲(數(shù)據(jù)獲取，報警，歷史數(shù)據(jù)處理，SPC，報表);但不具備圖形界面功能;

　　Client從Server上取得數(shù)據(jù)，并進(jìn)行用戶畫面的組態(tài)和運行(圖形組態(tài)，過程監(jiān)視與控制，組態(tài)和運行環(huán)境的完美集成，能夠作為WebClient工作);Client沒有點數(shù)限制;

　　與Microsoft SQL Server 7.0集成，實現(xiàn)小配置下使用大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫功能的要求

　　7 結(jié)束語

　　本系統(tǒng)大膽采用適應(yīng)各種變化的Modicon TSX Momentum系列產(chǎn)品，結(jié)合當(dāng)今先進(jìn)的高速數(shù)據(jù)通訊的Interbus網(wǎng)絡(luò)、對等通訊的MB+網(wǎng)絡(luò)、快速數(shù)據(jù)交換的Modbus TCP/IP Ethernet網(wǎng)絡(luò)，提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃�、快速性，�?jié)省了大量的物力和財力。Monitor Pro V7監(jiān)控軟件的使用，大大改善生產(chǎn)和工作環(huán)境，同時為維護(hù)人員排除設(shè)備故障提供了科學(xué)根據(jù)。本系統(tǒng)自投運以來，運行良好，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。