SCADA技术在水处理系统中的应用

2.4　混合料总量控制

严格根据配比进行配料是保证烧结矿优劣的关键所在。在上位机输入混合量总量及各种物料

的含量后,PLC对配料室各种物料每一时刻的下料量进行实时跟踪并存入缓冲区,根据配比动态调整每一种物料的下料量,采用常规控制、串级控制、补偿控制相结合实现了自动换仓时无扰动切换,避免了在出现堵料、断料情况下料量波动的现象,精确地控制各物料下料总量的平衡。2.5　生产中固体燃料消耗的自动控制

在上位机输入配料室与外加煤的下料比例,系统根据这个比例,严格控制生产过程中焦炭的用量。当配料室焦炭的下料量有波动时,系统能够自动记录时间与波动量的大小,经过过程延时后,在外加煤时给予补偿,并可根据返矿料槽的料

位,自动调整外加煤的下料量,从而达到了控制烧结生产中固体燃料消耗量的目的。2.6　自动布料控制

通过超声波料位计检测料层厚度,作为反馈信号,调节小闸门开度与圆辊布料机的转速,从而在线控制烧结混合料料流,使给料和烧结机压入率保持稳定。

3　结束语

济钢一烧厂生产过程控制系统自2003年3月正式投运以来,运行良好,一烧厂生产实现了全过程自动化,通过对生产过程的精确控制,稳定了生产过程,提高了生产能力,已超过8000t/天的生产能力。同时稳定了烧结矿质量,降低了消耗,降低了操作故障率与工人的劳动强度,提高了劳动生产率。[编辑:沈黎颖]

SCADA技术在水处理系统中的应用

寇　传　乾

(济南钢铁集团总公司自动化部,山东济南250101)

[摘　要]主要介绍利用SCADA技术对水处理系统的控制,分析了系统的软硬件结构、数据的采集和监控原理,

并对该系统主要功能的实现进行了详细的描述。系统运行结果表明,基于SCADA的控制系统能充分满足水处理厂的要求,尤其在实现分散控制、网络化管理、优化生产等方面起到了关键作用。

[关键词]SCADA;以太网;实时数据库;水处理

[中图分类号]TP27　[文献标识码]B　[文章编号]100027059(2004)0120068204

[收稿日期]2003204214;[修改稿收到日期]2003204225

[作者简介]寇传乾(19742),男,山东济南人,工程师,从事自动化技术应用与开发工作。

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MetallurgicalIndustryAutomation2004No1

经验交流

0　概述

济钢板坯连铸机及炉外精炼工程是“十五”规划的重点工程之一,水处理系统则是该工程的重要配套工程。该系统所有工艺检控参数共有4000多点,且水源地、补压井、测压点、计量点等地域间距离远,这样就造成系统I/O点分散、控制复杂,因此需要分布式的具有SCADA(SupervisoryControlandDataAcquisition)技术功能的控制系统,从而达到系统的连续控制和不受地域、时间的数据信息交换。

为了解决上述问题,2002年7月我们采用了基于Schneider自动化的网络控制系统,实现数据

采集、设备控制、测量、参数调节以及生产调度管理等各项功能。

1　网络基本配置

整个水处理系统共有7个子系统构成,其中包括:中心泵站电气、浊环池水处理、高效斜板过滤、中心泵站仪表、中厚板水处理、旋流沉淀池、事故水塔。每个子系统配置单独的下位控制单元PLC站,部分控制站带有相应的I/O分站。根据监控点相对的多少、集中或分散程度,分别采用了易于配置和维护的高性能Quantum可编程控制器和较经济的Momentum微型可编程控制器。系统基本配置如图1所示。

图1　系统基本配置

　　根据工艺布置及工程整体自动化网络结构要

求,在中心泵站设有水处理系统网络交换机1台,用于收集所有水处理系统的相关信息至SCADA调度管理中心,同时调度管理中心下达各种生产计划等指导信息至水处理各系统的操作站。各系统通过Ethernet接至中心泵站的网络交换机,与以太网相连。

冶金自动化　2004年第1期

2　网络通信方式

利用SCADA技术的开放性,系统根据不同功

能层次采用3种通信方式,实现自动化系统和信息网络系统的互联与集成。2.1　MB+网

MB+网是一种高速、对等的工业局域网。在水处理系统中主要用于各QuantumPLC控制器及其远程I/O之间的通信,通信速率为1Mb/s,通信

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经验交流距离远,可扩展性强,从而优化了系统。2.2　Interbus网

Interbus网是主从方式工作的高速数据通信网络,用于各MomentumPLC控制器及其I/O分站之间的控制层通信。2.3　Ethernet

Ethernet是通信应用很广的工业网络,用于系

件分成8个模块进行管理,各模块之间相对,单独开发,但相互之间严格按照规定的协议开发,使整个系统软件模块结构清晰,见图3。

统的管理层,过程控制系统与管理信息系统通过Ethernet交互信息,从而实现管理与控制一体化。在该系统中,它利用光缆和RJ245线通过TCP/IP协议在环形网上通信,通信速率达100Mb/s,提供了现场设备到企业管理级的数据通道。

图3　软件结构

4　控制功能

该网络系统主要实现以下功能。

(1)所有设备均具有计算机自动、手动、本地3种操作模式。各配水泵、输水泵、电动阀都具有的控制功能,相互之间既可以在自动控制方式下实现任意组合联锁控制,也可以在手动方式下控制。主控室的4台操作站PC具有同等的功能且互为热备,当1台出现故障时也不会影响水处理的操作。

(2)联锁控制。通过自动化网络,系统采集所有相关信息(水位、流量、pH值、电导率、压力、阀位、温度),自动识别各水泵和电动阀的运行状态,联锁信息通过网络传至电气系统,实现控制设备的运行。

(3)实时监控。对各工艺流程动态控制。

(4)故障诊断与报警处理。系统在网络软件、

3　数据的采集与监控

在水处理系统中,下位机系统使用PLC完成现场监测层、数据处理层的工作;上位机系统采用MonitorPro7.0(MP7)平台实现远距离现场数据采集、监控、传输和分布式管理。上位机系统MP7是基于实时数据库核心(RTDB)的软件系统,工业现场数据采集实时性强,具有HMI、SCADA、MES3大技术功能。监测控制数据示意图如图2所示。

应用软件和硬件方面具有强大的故障自诊断报警的功能,方便工程师对系统故障进行分析和维护。当设备运行出现故障或某一参数异常,系统则发出声、光报警信号,显示画面提示故障信息以及故障位置,在自动模式时还可自动处理。

(5)权限管理。网络系统设置了各层的管理权限,通过不同的安全级别在应用层面对用户的操作权限进行控制。操作人员或系统管理员进入网络时必须登录,从而保证系统的正常操作,防止越权操作。

(6)参数调节。系统可根据生产条件对主要参数自动整定和调节,以满足控制要求。

(7)远程监控。采用基于客户机/服务器的结构,生产记录数据存放在服务器数据库中,操作人员可在主控室对生产过程进行控制;管理人员、工程师可在SCADA调度管理中心对水厂运行情况

MetallurgicalIndustryAutomation2004No1

图2　监测控制示意图

该系统上位机采用了客户机/服务器的体系

结构,配置1个服务器、7个客户端。服务器负责从下位机采集、处理和存储数据;客户端从服务器上共享/访问数据库,并进行数据的组态和运行监控。通过通信网络将PLC实时采集的数据进行各种处理,实现了流程图与棒形图、数据表、设备状态、实时与历史趋势图、参数整定、网络通信管理及报表打印输出等重要数据的动态控制与交换。

为完成以上数据的监测控制,上位机系统软・70・

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经验交流

进行遥控,数据可以随时通过网络查询或打印。

5　结束语

该系统自2002年10月投运以来,利用SCA2DA技术,通过对水质、流量等参数进行实时调度管理与监控,实现了水处理生产管理的自动化、信

息化、网络化,对提高供水质量、节能降耗、优化管

理等方面起到了至关重要的作用。尤其是系统运行稳定,维护保养量少,简单灵活的操作,美观友好的用户界面,管理便捷,充分满足了对水处理的要求。[编辑:初秀兰]

电弧炉电极升降工业控制微机抗干扰的应用

1993年以来,长城特殊钢公司第四钢厂炼钢分厂相继在4台30t电炉上成功改造应用了电极升降调节用工业微机。

该8位微型计算机系统由CPU模板、接口板、输入板、输出板、开关电源,显示板的微机柜和信号变送器、开关指令元件、隔

离变压器、稳压电源的分立元件柜组成。

在实际运行中发现,干扰造成的故障出现在微机柜内接口板74LS147编码器芯片和输出板运算放大器LM324上。74LS147是TTL集成电路芯片,10～4线编码器,开关量均通过编码器编码输入到CPU板,LM324是4个运算放大器集成电路。74LS147芯片均损坏在输入脚,LM324则损坏在电源脚。

通过分析故障现象,我们发现形成干扰的原因是这样的:在分立元件柜内,放置有电弧炉变压器真空开关分、合闸按钮,按钮控制继电器操作电压是直流220V,在操作分、合闸动作时,触点存在放电打火现象。在这组按钮旁,安置了3相电极手动升、降的扳键开关,操作电压是直流5V,3个开关量通过导线同接口板相联。由于按钮开关动作时出现的电火花是个干扰源,干扰通过输入开关量的导线侵入接口板,直接造成74LS147输入脚损坏。74LS147芯片工作电压是5V,某一输入脚击穿时,其编码结果只保持输入脚击穿置0时的编码状态,不随其它输入脚状态置0或置1时改变,导致手动扳键升降电极失灵。当输出板LM324电源电压在正常范围内变化时,芯片不会损坏,所以造成芯片电源脚损坏的只能是干扰。芯片工作电源导线间耦合进的尖峰干扰,电压幅度远超过芯片电源±15V的范围,造成芯片击穿短路,烧坏芯片。

针对74LS147的损坏,我们把真空开关分、合闸操作改为按钮控制24V中间继电器操作,这样按钮工作电压就由220V改为24V,大大减弱了电火花的强度,使干扰得到抑制,74LS147芯片极少损坏。针对LM324的损坏,我们在输出板的LM324工作电源端并接0101μF陶瓷电容,有效地抑制了尖峰干扰,芯片再未出现损坏。在抑制干扰源的实践过程中应注意:远离干扰源,强电馈线必须单独走线,绝对不能与信号线混拉。强信号线与弱信号线尽量避免平行走向,有条件的应使两者正交。平行接线之间应远离。在无法降低电压又可能产生电火花的元件连接端点并联电容或压敏电阻器。

通过上述抗干扰措施的采用,1996年以来微机系统芯片故障大幅降低,极大地提高了系统可靠性。设备热停工时间

(四川江油长城特殊钢四厂热带分厂　大幅减少,全年不到24h。高　亮)

LOGO!在水平连铸液压系统恒压控制中的应用

LOGO!是西门子公司的一种可编程通用逻辑控制模块,用集成的内部软件取代继电器-接触器外部电路硬接线,具

有编程简单、参数设置方便、显示直观、输出能力强和有效简化系统结构等优点,能方便地实现传统的继电器逻辑控制功

能和部分模拟量控制,使用灵活,便捷有效。

液压泵在维持液压系统工作压力基本恒定时起着关键作用。尤其是在冶金、重型机械等行业中,为维持系统工作压力基本恒定,通常是通过液压泵电机的频繁启动和停止控制来调节液压系统的工作压力使之保持动态恒定。液压泵电机功率一般都在十几到几十千瓦。为了避免液压泵在负荷状态下频繁启停操作,本文针对水平连铸生产过程的工艺特点,除了在液压泵启动和停机之前通过控制液压电磁阀对液压系统进行卸荷以外,在压力偏高或偏低时还能够进行高压卸荷和低压复位等一系列保护操作,从而实现自动调节以维持系统压力的基本恒定。

正常开机即在电动机启动时,要先行卸荷并延时T1以后系统才能加压;正常停泵时,即在停止信号发出后,也要先行卸荷并延时T2以后才能停泵;发生故障时,控制系统具有直接停泵或在手动卸荷后实施停泵操作;在事故状态下不能实现开机操作;系统压力达到或超过系统压力上限时能自动卸荷,达到或低于系统压力下限时能复位加压保护。以前,采用继电器-接触器方式设计的控制回路中,控制1台液压泵电机需要2个时间继电器来实现启动和停止时的延时操作。控制多台液压泵电机需要的时间继电器数量就更多。在实际运行中,由于时间继电器或其触点出现故障时,常常造成液压控制系统无法完成电机的正常启停操作和不能实现液压系统压力恒定控制,给企业的生产带来了一定的不利影响,同时,还增加了设备的维护成本。为了克服继电器-接触器控制中存在的弊端,并考虑到液压系统电气自动控制的实际情况,选用LOGO!230RC模块作控件能实现上述液压系统控制的要求。

本液压控制系统在浙江湖州久立特钢公司经过1年多的运行表明,明显克服了继电器-接触器控制故障率高的缺点,降低了维护成本,提高了系统可靠性。此外,在一些逻辑控制点不多的场合,LOGO!系列产品还可以用来替代传统的逻辑控制器件或PLC完成同样的控制任务,降低投资成本,减少维修费用。(南华大学电气工程学院　刘　冲,唐耀庚)冶金自动化　2004年第1期

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