1 引言

在轧钢过程控制中，现场轧辊冷却水不可缺少，而水质的保证重点在水处理过滤器清洗控制系统。水处理一体化过滤器的作用是通过过滤器沉淀来去除生产线浊水中的杂质，以达到净化水质的功能。分厂水处理一体化过滤器原先采用手动操作进水、排泥与排污电动阀门来进行浊水净化。为了提升装备智能制造水平，逐步采取自动化、智能化等手段来替代手动化，决定对水处理一体化过滤器进行自动化升级改造，取消水处理人工操作岗位，通过自动化控制来保证设备安全运行，并提高水质处理效果和降低成本。

水处理一体化过滤器水质净化主要为添加药剂、排泥与排污。而排泥排污这两个步骤又受多种条件限制，如泥浆池液位、旋流池液位，浊环水液位及一体化过滤器进水压力等。本文应用PLC 来实现排水、排泥、排污等电动阀门与各外部检测信号的联锁自动控制，替代人员的重复性工作。

图1 轧钢水处理过滤器现场

2 水处理过滤器自动化控制要求

①实现一体化过滤器12 个过滤罐自动循环清洗功能。②自动排泥：一体化过滤器进水压力大于1kg，当泥浆池液位低于设定低值时，自动打开排泥电动阀；当泥浆池液位高于设定高值时，自动关闭排泥电动阀，同时对下一个过滤罐执行自动排泥命令。③自动排污：一体化过滤器进水压力大于1kg，浊环水及旋流池液位满足设定要求时，自动关闭进水电动阀。待进水阀关到位后，自动打开排污电动阀，排污阀开到位后开始自动计时，900s 后自动关闭排污阀，打开进水阀。排污期间如有任何一项条件不满足，则停止排污，同时出现报警信息，待条件满足后，继续进行排污，同时对下一个过滤罐自动执行排污命令。④新加一台S7-300PLC DP 主站，专门用于一体化过滤器自动化清洗控制，同时使用以太网接入水泵控制画面，可实时根据WinCC 画面进行状态监控。

3 水处理过滤器控制系统设计

3.1 主要控制模块

西门子S7-300PLC，CPU 315-2DP 带MPI 接口和2 个DP-Master/Slave 接口，需要微型存储卡。多达32 个模块的扩展能力（4 层结构）。DP 接口可用作DP 主站或DP 从站运行，如图2所示。

通信处理器CP343-1，用于将SIMATIC S7-300 连接至工业以太网，通过ISO 和TCP/IP，PROFINET IO 控制器或PROFINET 输入输出设备，集成2-端口交换机ERTEC 200，S7 通信，提取/写入，发送/接收RFC1006，Multicast，DHCP，NTC-CPU Sync，带和不带诊断，通过局域网初始化，2 个RJ45 接口，适用于局域网10/100Mbit/s。

图2 CPU 315-2DP 模块

图3 CP343-1 模块

3.2 控制系统流程设计

一体化过滤器由12 个过滤器水罐组成，自动循环清洗主要分为排污与排泥两步。排污由一体化进水压力大于1kg、浊环水液位大于2.7m 要求，满足条件后关闭进水电动阀，待进水阀关到位后，打开排污电动阀，待排污阀开到位后，开始计时，900s 后，关闭排污阀，待排污阀关到位后，打开进水阀，待进水阀开到位后，执行下个水罐排污操作。排泥由一体化进水压力大于1kg、浊环水液位大于2.7m、泥浆池液位小于2.7m 要求，满足条件后打开排泥电动阀，待泥浆池液位大于3.7m 后，关闭排泥阀，执行下一个水罐排泥操作。

图4 水处理过滤控制流程图

3.3 控制系统硬件组态

打开SIMATIC 管理器，建立PROFIBUS-DP 系统，系统分别由1 个DP 主站和1 个DP 从站构成。DP 主站由CPU315-2DP、CP343-1 构成，此主站目前负责一体化过滤器自动清洗作业控制。在工具栏中点击目录工具打开硬件目录，按硬件安装次序依次插入机架、电源、CPU 模块、CP343-1 模块、SM321模块、SM332 模块等完成硬件组态。硬件组态如图5所示。

图5 控制系统硬件组态图

插入CPU 时同时弹出PROFIBUS 接口组态窗口。打开DP 属性窗口，新建PROFIBUS 网络，分配PROFIBUS 站地址，设为31。另外对波特率设为1.5Mbit/s，行规为DP。工作模式激活DP 主站操作模式。

双击CP343-1 插槽，打开CP343-1 的属性窗口，点属性按钮，在参数中设IP 地址以及子网掩码，IP 地址和DP 主站保持在同一个网段，在子网中新建时要选择Ethernet（1），此网络是编程PC 和人机界面WinCC 所在的网络。

根据流程图，设计排污与排泥自动清洗控制。以1#过滤器水罐为例，分配地址如表1所示。

表1 1#过滤器水罐图地址分配表符号 地址 数据类型 注释常通常断秒脉冲浊环水液位泥浆池液位一体化进水压旋流池液位排泥条件排污条件秒脉冲计时一号远程1 号排泥1 号排泥执位1 号排污执位1 号排污1 号进水1 号进水阀开到1 号进水阀关到1 号排污阀开到1 号排污阀关到排污定时计数排污定时900s M 0.1 M 0.0 M 1.0 MD 300 MD 304 MD 308 MD 312 M 400.0 M 400.1 T 0 I 0.0 Q 16.2 M 108.3 M 108.5 Q 16.1 Q 16.0 I 0.1 I 0.2 I 0.3 I 0.4 MW 694 MW 504 BOOL BOOL BOOL REAL REAL REAL REAL BOOL BOOL TIMER BOOL BOOL BOOL BOOL BOOL B0OL BOOL BOOL B0OL B0OL INT INT常通常断秒脉冲浊环水液位泥浆池液位体化进水压力旋流池液位排泥条件排污条件秒脉冲计时一号远程1 号排泥1 号排泥执位1 号排污执位1 号排污1 号进水1 号进水阀开到1 号进水阀关到1 号排污阀开到1 号排污阀关到排污定时计数排污定时900s

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