轧钢厂水处理自动控制系统探讨

轧钢厂在日常的生产作业过程中，会形成较多的废水，而这些废水一旦直接被排放，则会导致严重的环境污染，同时致使大量资源被浪费。现阶段，我国轧钢厂在发展过程中，越来越多轧钢厂开始着重于水处理技术的完善与优化，并加大了水处理自动控制系统的应用。与此同时，伴随着钢产量需求的不断增加，我国轧钢厂也正在进一步扩大生产规模，因此也陆续出现了包括水紧张在内的一系列新问题，最严重的就是导致地下水位降低。所以针对水处理自动控制系统的建设与应用，对于轧钢厂的可持续发展来说尤为关键。

1水处理生产工艺概述

按照水处理自动控制系统的工艺流程与实际设计水量，可以将工作过程划分为三大环节，分别为铁皮沉淀池、化学除油间以及循泵房。其中在徐泵房当中主要包括三个水池，分别为浊环水冷、净环水冷水池以及冷却塔。在这三个水池当中，净环水属于生产设备当中最常应用的一种冷却用水，能完成出炉产品与入炉产品的冷却、运输管道的冷却、加热炉加热过程的冷却以及空调的冷却。在冷却水应用以此之后，会流经化学除油间、污泥脱水间以及铁皮沉淀池，而后一同汇入到循泵房当中的热水池内，再通过冷却塔结束最终的冷却操作后流向冷水池当中，以达到循环利用的目的。在水处理过程中，水处理对水中的杂物实现吸附。此外，可以使用一部分的水处理药剂，如聚合氯化铝、活性炭以及各种过滤原料。在加工原水为生活或工业用水时。可以将其称之为给水处理。而加工废水时，可以将其称之为废水处理。在循环用水系统以及水再生处理中，原水为废水，成品在加工过程中水处理还包含对处理过程中产生的废水以及污物的最终处理模式。包含了废气处理、排放水处理。在处理生产方式上，可包含以下3点：（1）通过最常用的方法去除水中的部分杂质，获得所需要的水质。（2）在原水中添加新成分来获取所需要的水质。（3）对原水加工不涉及去除杂质或添加新成分。问题水中杂质的去除方法需分析水中的物体，如颗粒物、溶解物等，包含水草、垃圾、水生物等。在废水处理上，去除粗大的杂质属于水的预处理部分。悬浮物和胶体在水处理过程中产生不溶解物质。就生活用水而论，在水处理生产工艺上，首先需要去除泥沙等杂质，随后消毒。对污染较为严重的水域，还要去除有机物。通过沉淀等一级处理去除有机物后，采用生物处理法进行消毒，随后进行三级处理，以确保水质能够得到提升。在三级处理工艺上，通常使用微电解法进行处理。微电解技术在不通电情况下，利用填充废水中的微电材料，自身产生电位差，对废水可进行有效的电解处理，以达到降解污染物的目的。对设备通水后，设备内部会形成微电系统，在空间内作用下构成一个电场。在处理过程中，全新生态与废水中的许多组分发生氧化还原反应，达到降解、脱色的作用。生成的F12+可以进一步氧化成F13+，且水合物具备较强的吸附性。经过测试，其吸附能力高于一般药剂水解的氢氧化铁胶体。可大量吸附水中分散的微小颗粒、金属粒子及有机大分子。该工艺用于难降解高浓度废水的处理可大幅度地降低COD和色度，提高废水的可生化性，同时可对氨氮的脱除具有很好的效果。传统上微电解工艺所采用的微电解材料一般为铁屑和木炭，使用前要加酸碱活化，使用的过程中很容易钝化板结，又因为铁与炭是物理接触，之间很容易形成隔离层使微电解不能继续进行而失去作用，这导致了频繁地更换微电解材料，不但工作量大成本高还影响废水的处理效果和效率。另外，传统微电解材料表面积太小也使得废水处理需要很长的时间，增加了吨水投资成本，这都严重影响了微电解工艺的利用和推广。其工作原理基于电化学、氧化-还原、物理吸附以及絮凝沉淀的共同作用对废水进行处理。该法具有适用范围广、处理效果好、成本低廉、操作维护方便，不需消耗电力资源等优点。

2系统组成与功能设计

2.1管理网

系统设计过程中，可将冗余服务器配置到管理级当中，并设置两台互为备用，进而提升系统可靠性。服务器可以选择大型的网络关系数据库，借助于客户/服务器这种体系结构，能有效满足分布式与开放式数据管理的方式需求。同时还可以配合多台PC机，将其当做监控操作站应用，以实现针对水处理工作当中不同部门工作的监管效果。监控操作站同时还能够实现状态显示、远程控制与操作、报警、报表、通讯、冗余以及数据通信等功能。管理网当中的现场总线可以使用ProfibusFMS总线，而冗余服务器则可以当做这个现场总线当中的主站，借助于cp通信模块连接现场总线。

2.2控制网

（1）整个系统的核心是PLC控制器，它不仅可以连接上位机和现场仪表，还可以处理和计算逻辑关系。因此，可以选择不同公司生产的两个不同的PLC组成冗余控制器，其中一个设置为主站，另一个设置为备用站。两个PLC通过并行总线进行通信和信息交换，并相互监控，从而完成双机热备冗余。主要功能是接收来自管理网络的命令和信息，控制水处理工作流程，并为管理网络中的计算机和服务器传输现场实时状态。同时还应注意的是，每个PLC中都安装了ProfibusFMS通信模块，使PLC成为ProfibusFMS现场总线从站，并借助总线实现与上位机的通信（如图1）。（2）现场网络。现场网络的基本组成一般包括一次仪表、执行机构等。一次仪表可包括液位计、流量计、温度传感器、压力传感器等。现场网络的主要功能是监测传感器的具体参数和系统设备的实时运行状态，并将最终监测数据上传至系统。此外，现场王还可以指挥济宁结构中的控制机，进而有效地控制执行机构的工作。在现场网络设计过程中，可选择PROFIBUSDP通信模块连接PLC远程输入/输出站et200m、现场执行机构和现场仪表。

3轧机水处理自动控制系统的结构构造

3.1网络通信模块

在水处理自控系统的设计过程中，网络交换机设备需要根据实际情况选择具体的类型，如6个电端口或2个光端口，以便更好地完成系统扩展和生产的具体需要，完成数据交换。PLC系统通过交换机加强工业以太网与上位机之间的数据传输效率，实现信息交换。结合ieee823标准，建立高性能、开放网络、多供应商的体系。借助PLC技术，可通过以太网连接和通信处理器选择CP343-1信号处理器。其中，实际数据传输速率约为10mc/s，系统可以依靠TCP/IP通信协议实现传输。同时，在CPU中配置特定的模块数据。系统启动后，所有配置数据都可以传输到CP部件。

3.2PLC系统

（1）CPU和电源结构。PLC是控制系统和设备参数设置的主要模块。在硬件配置过程中，结合现场总线模块和变电站结构，可将S7-300设置为主站。CPU包含MPI接口，支持I/O配置、分布式I/O等重要结构。（2）ET-200M。这是一个模块化I/O站，是一种高密度配置形式。同时具有IP20的保护注册，可实现PLC通信模块和信号功能的扩展。该站为无源站，最高数据传输速率可达12m比特/秒。（3）输入/输出模块。该模块是SM信号模块。数字输出模块可以连接接触器、灯、启动器和电磁阀。

3.3人机界面系统

（1）显示本工程主要工艺流程画面，显示设备的运行和控制过程，实现对设备的控制；（2）加强对电机启停、急停等工作过程的控制。（3）完成实际操作和报警过程，并实时监控设备运行状态。（4）第一个模拟考试模块用于控制设备故障诊断模块，采集报警数据和历史数据，得到趋势曲线或直接查询。例如，在系统设计过程中，窗口系统中的上层监控模块可以用来支持PLC软件和程序软件的开发。控制系统根据现场实际情况进行合理设计。PLC设备在运行过程中，可以检测其具体的工艺参数和运行状态，并利用控制原理调整设备结构。

3.4程序设计

（1）方案编制要点。应满足PLC模块中控制模块的要求，并根据实际用水量合理控制水泵的启停量。通过流量计分析泵特定出口位置的流量，然后调整启动和停止泵的数量。例如，在系统设计过程中，水泵和阀门可以具有一定的联锁控制能力。然后，在启动和关闭后，必须先打开水泵，然后才能打开阀门。关闭时，情况正好相反。在程序设置过程中，经常随机指定一台平台设备作为备用水泵。水泵发生故障时，只能自动投入运行，同时发出报警信号。（2）制定程序。软件编程过程中可采用STEP7模式，实现组态、调试、编程、监控等多项工作内容。内部硬件结构可以分配地址和科学的设计参数。

3.5系统调试

（1）调试硬件结构。在轧机净化水自动控制系统调试期间，必须对PLC控制模块进行全面检查，包括接地线、I/O接线和电源。对PLC的外部接线进行一些检查帮助，确认硬件连接正确后，完成最终的电力传输。在系统的设计中，调试阶段非常关键，可以选择变量表进行测试。在检测期间，工作人员可以借助CPU故障诊断方法找到故障区域。另外，该技术通过硬件仿真，对设备信号进行分析，并通过硬接线连接PLC系统的输入，从而完成相关的测试工作。（2）调试软件。模拟调试合格后，可完成现场设备与PLC的连接，将PLC的运行模式改为运行模式，以减少或消除系统运行过程中的漏洞。软件调试可以实现对打开的变量表或新增加的变量表的编辑和检查。

4结语

综上所述，在轧钢厂日常生产过程中，水处理环节往往是一个十分关键，对生产质量与生产环保性产生直接影响的环节，因此针对其进行自动控制系统的设计与应用将具有重大意义。

参考文献

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［5］崔勇.轧钢厂电气自动化控制系统运用优化研究［J］.名城绘，2019，（1）：54-57.

作者:石明璇 单位:南京南钢产业发展有限公司公辅事业部