1.概述
济钢1700mm连铸连轧工程水处理系统是1700mm连铸、连轧的总供水系统。连铸水处理系统主要分为连铸污水污泥系统、连铸循环泵站系统、连铸浊环水斜板除油沉淀池系统。连铸浊环水斜板除油沉淀池系统主要用电设备包括：刮油机、进水池搅拌机、加药设备搅拌机、加药设备计量泵、泥浆泵、气动浆液阀等。低压设备采用常规的自动开关-接触器-热继电器的恒速交流电动机传动系统，均置于斜板除油沉淀池低压配电室内的GGD2型开关柜上。
2.系统配置
2.1控制系统简介
斜板除油沉淀池电气、仪表自动化控制系统分为基础自动化（L1级）和过程自动化（L2级），并预留管理自动化（L3级）接口。控制中心采用集中PLC控制，CRT监控和操作，不再设操作台操作。通过HMI工作站，可以对所有设备进行在线监控，完成各个工艺设备或工艺流程的顺序控制、故障报警及显示。每个系统通过PLC上挂Ethernet，进行数据交换。连铸浊环水斜板除油沉淀池系统通过交换机与连铸组成上一级管理网。每个PLC由Ethernet通讯接口提供自己的网络链接Web页，用户可通过浏览器、HTML浏览本系统的运行状况和生产情况。
斜板除油沉淀池基础自动化控制系统完成斜板除油沉淀池系统工艺设备的电气、仪表控制。由一套QUANTUM控制器构成。斜板除油沉淀池值班室设HMI操作站。通过以太网连接水处理区以太网交换机上，通讯介质为光纤，实时交换数据。系统构成如图1所示。
图1 系统构成图
2.2 PLC选型及I/O分配
根据装置工作需要，选用性价比较高的Schneider QuantumnPLC，系列可编程控制器来构建控制系统。CPU采用140-CPU-534-14，并且PLC带有一个扩展机架。
32点数字量输入模块采用直流24V电源供电，用于检测控制命令和开关状态；16点数字量输出模块采用交流220V电源供电，用于各操作开关的控制、指示灯的状态显示；模拟量输入，将模拟测量信号转变为相应的数字量已被计算机所接收。斜板除油沉淀池系统带有14个信号处理模块，其中9个数字量输入模块140-DDI-853-00，3个数字量输出模块140-DAO-842-10，2个模拟量输入模块140-ACI-030-00，扩展模块选用140-CRA-93X-00 和140-CRA-93X-00，通讯处理模块选用140-NOE-771-10。
3、上位监控软件设计
3.1监控软件特点
Monitor Pro 是一种上位监控软件，它工作在普通的PC机上，运行于Windows 2000 或 XP 上，网络功能强大,Client/Server结构；它包括两大部分：画面（HMI）部分—The Client Builder ，实时数据库（RTDB）部分—The Configuration Explorer 。
采用当今流行的Client/Server结构，软件配置如图2所示。为保证工业现场的稳定，服务器采用英文Windows2000操作系统，,Monitor Pro V7.2单机版监控软件, 数据库、客户端和服务器运行于一台工控机上。作为Client/Server结构，斜板除油沉淀池过程控制系统的HMI上位监控的数据全部通过服务器提交查询、修改等指令，通过光纤以太网，分派至PLC控制器，完成对现场设备的在线监控与操作。服务器中放置SQL7.0 数据库，通过ODBC接口与MP7实现连接，完成对历史数据的处理与存储。
图2 上位监控系统软件配置图
3.2上位机功能
上位机实现的功能如下：数字显示集水坑液位、除油沉淀池瞬时流量、累积流量，显示各设备的启动、停止、运行、故障等状态；启动时，设备按钮为绿色，正常时为红色，故障时画面颜色闪烁，同时并用文本方式显示故障类型，方便故障的排除；能记录一个月的故障情况（故障时刻、故障类型等），方便地进行事故分析。如水池水位一旦高于或低于警戒水位时，立刻报警，避免了水池溢水或抽空，既节约了宝贵的水资源，又保护了设备。HMI监控画面如图3所示。
图3 HMI监控画面
4、下位软件设计
程序控制软件采用Concept 2.6编程软件，Concept编程软件基于 Windows 的集成开发环境；含有全部的 IEC-1131 规定的编程语言；用户可创建自己的函数块，并可重复使用；内置的模拟仿真调试器可离线仿真，加快应用软件的开发和调试；提供多达7 层的软件存取保护，防止非法访问，安全、可靠；具有强大的在线帮助功能，界面友好，信息量大，极大方便应用开发人员的使用。控制程序流程图如图4所示。
图4 控制程序流程图
5、实现功能
所有电气设备的控制均可在HMI上通过点击鼠标进行操作，。每个设备设有机旁操作箱，机旁操作箱上设有集中、现场选择开关。当选择现场操作时，通过机旁操作箱上的启动、停止按钮，在机旁进行控制，此方式为单机单动状态，用于调试阶段。当选择集中操作时，搅拌机、刮油机、计量泵可以在HMI启动、停止，潜污泵、泥浆泵、浆液阀有HMI自动和HMI手动两种操作方式。
潜污泵仅在外部管廊集水坑液位高时使用。当集水坑液位超过最高水位-7.65m时，潜污泵自动投入运行，实现排水，当集水坑液位降至工作水位-8.10m时，潜污泵关闭，系统又转入正常运行状态。吸水池水位变化情况在除油沉淀池站CRT上显示，以提醒现场工作人员及时处理。
HMI手动：单击HMI自动按钮，打开相应的子画面，点击启泵按钮，电机运行后，泵运行信号变绿；延时5S后，点击开阀按钮，阀的电机运行后，阀运行信号变绿；点击关阀按钮，阀的电机停止，阀运行信号变红。当阀关闭后，相应的泵也连锁停止。
HMI自动：单击HMI自动按钮，所有泥浆泵、浆液阀的设备运行将纳入自动方式的连锁关系中。1#泥浆泵运行，延时5秒后，1#浆液阀打开，1#泥浆泵运行15分钟后，1#浆液阀关闭，同时2#泥浆泵运行，延时5秒后，2#浆液阀打开，2#泥浆泵运行15分钟后，2#浆液阀关闭，同时3#泥浆泵运行……，以此类推。12#泥浆泵运行，延时5秒后，12#浆液阀打开，12#泥浆泵运行15分钟后，12#浆液阀关闭，第1台泥浆泵开启……。当其中1台泥浆泵出现故障时，自动启动下一台泥浆泵。当有5台泵出现故障时，所有的泥浆泵、浆液阀禁止运行。
6、结束语
经该PLC控制系统的设备满足了生产要求，能在上位机上实时的反映远距离设备的工作情况和报警信息，使操作更方便、故障处理更及时，达到了生产自动化控制的目标。
参考文献
于庆广．可编程序控制器原理及系统设计．北京：清华大学出版社，2004
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李侠 女（1979—）工学学士 从事电气自动化方面的工作
