冷卻水在循環(huán)使用和水質(zhì)處理過程中，由于水量的不斷消耗，需及時補充新的水源，以保證系統(tǒng)的正常運行和主體廠的安全，因此對系統(tǒng)補水的控制及設(shè)備提出了較高的要求，而原系統(tǒng)的補水情況既不能實現(xiàn)遠程監(jiān)視、補水設(shè)備也不能實現(xiàn)遠程自動或手動控制經(jīng)探索實踐，我們對系統(tǒng)補水進行了控制改造，改變了原狀況。本文對這次改造過程進行了論述。

 

　　1原系統(tǒng)補水控制簡介

為軋管、管加工二套服務(wù)的冷卻循環(huán)水處理系統(tǒng)，主要任務(wù)是把冷卻水由供水池不問斷地供給用戶，進行高溫設(shè)備的冷卻同時把冷卻后的高溫臟水回收，經(jīng)物理／化學(xué)等處理手段使之能夠再次循環(huán)使用。在循環(huán)使用中，由于水量的蒸發(fā)、管路損耗、用戶消耗和跑冒滴漏等因素，冷卻水不斷減少，因此系統(tǒng)要根據(jù)實際情況及時補充新的水源，以保證整個系統(tǒng)供／回水的水量平衡和主體廠設(shè)備的安全運行。由此，對系統(tǒng)補水設(shè)備和控制提出了較高的要求，但原補水情況根本不能勝任系統(tǒng)的這種需求。因為對系統(tǒng)的補水是受補水管道上的浮球控制補水閥控制的，閥的打開／關(guān)閉是由液面上的浮球在水池中視受到水的浮力的大小來決定的，整個浮球控制補水閥全部為機械式閥門，不帶任何電控信號。它的工作原理如圖1所示。

 

 

圖1浮球閥工作原理

 

　　1一橡膠活塞；2一彈簧；3～浮球；4一閥；5一閥芯

在實際運行中，經(jīng)常出現(xiàn)水位已到達水池溢流位，可補水閥還在打開進行補水，造成水資源的浪費。這是因為浮球控制補水閥準(zhǔn)確調(diào)校比較困難，現(xiàn)場又沒有電信號傳到控制室，造成操作人員對現(xiàn)場補水情況不能做出及時的準(zhǔn)確判斷；在遇到緊急情況和管理人員發(fā)出補水指令時，對補水設(shè)備的遠程控制更是無法實現(xiàn)。而浮在水面上的球體與連桿易損且不宜于人員的維護更換，鑒于此，我們決定對其進行自動化改造。

 

　　2改造方案和原則

我們的改造原則是利用已有的設(shè)備和控制系統(tǒng)，實現(xiàn)補水設(shè)備的遠程自動／手動控制和過程的時實監(jiān)視。原控制系統(tǒng)為由西門子SIMATIC S7—400PLC自動控制，并通過工業(yè)以太網(wǎng)與西雅特的HMI工作站進行通信對現(xiàn)場進行時實監(jiān)控?？刂凭W(wǎng)絡(luò)圖如圖2所示。改造方案是把由浮球控制的補水閥開啟／關(guān)閉動作，改為由水池液位計信號通過PLC程序運算后自動控制，并能在HMI工作站上進行狀態(tài)的時實監(jiān)視和設(shè)備的遠程手動操作。

 

　　3控制自動化改造過程實施

*先，把水池的液位計模擬信號按照工藝要求在PLC中進行編程處理，使當(dāng)液位降到設(shè)定的低位時就輸出一個高電瓶信號，而當(dāng)液位升到設(shè)定的高位時，就復(fù)位這個高電瓶輸出信號。并在信號輸出前設(shè)“自動”與“手動”程序選擇“按扭節(jié)點”，使之與HMI工作站監(jiān)視畫面上補水閥的“自動”、“手動”選擇按扭相對應(yīng)，使人員能對設(shè)備進行“手動／自動”選擇操作。這個高電瓶輸出信號經(jīng)“輸出繼電器K1”轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場補水閥的開閥控制信號。另外，在HMI工作站上利用CitectSCADA軟件制作“自動補水閥”監(jiān)視畫面，把它作為現(xiàn)場的補水閥。在畫面中把可操作和動態(tài)顯示的點制成“變量標(biāo)簽”使與PLC程序中對應(yīng)的“節(jié)點”地址相同，這樣在PLC中進行控制的設(shè)備、在HMI工作站上設(shè)備的顯示狀態(tài)與現(xiàn)場補水設(shè)備狀態(tài)相一致。在“自動補水閥”旁設(shè)“自動”和“手動”選擇按扭，當(dāng)選擇“手動”按扭時，“自動補水閥”不受液位計信號的控制，并當(dāng)用鼠標(biāo)點擊閥體時，能彈出附帶有“操作精靈”的對話框，里面有與補水閥相對應(yīng)的“開閥／關(guān)閥”和“確認(rèn)”操作按扭，操作員能對補水閥進行遠程人為控制。當(dāng)選擇“自動”按扭時，補水閥的開啟／關(guān)閉靠液位計信號經(jīng)PLC程序自動控制。補水閥打開／關(guān)閉的輸出控制信號同時作為畫面中設(shè)備狀態(tài)顯示信號使用。但由于在運行時，現(xiàn)場閥門實際是否打開／關(guān)閉、閥門開啟角度、關(guān)閉是否嚴(yán)密、補水量等情況操作人員還是難以掌握。

 

因此，我們又在補水管道上設(shè)計安裝了電磁流量計，以對補水流量做出準(zhǔn)確計量。補水流量的大小可作為操作員對現(xiàn)場補水情況監(jiān)控的重要參考。電磁流量計信號所對應(yīng)的流量值在一定時間內(nèi)的累計還可作為系統(tǒng)藥劑添加量的參考。將它與水池液位計信號配合，在HMI工作站畫面上進行監(jiān)視，可保證系統(tǒng)平穩(wěn)運行。

 

zui后，進行現(xiàn)場設(shè)備的改造。在水池的補水管道上加裝合適的電磁流量計，去除“浮球3”及連動桿和“閥4”，在“排水管道C”原位置上改裝“控制電磁閥”，由控制電磁閥實現(xiàn)對補水閥門的開／關(guān)控制。

 

現(xiàn)場改造后控制方式如圖3所示。將現(xiàn)場有關(guān)的信號線和電源線連接到控制室S7—400 PLC控制柜的有關(guān)模板上，完成整套設(shè)備的控制連接，如圖4所示。這樣，不論在HMI工作站畫面上由人員“手動”操做還是由PLC根據(jù)水池液位計信號自動控制，對補水閥所發(fā)出的開啟(關(guān)閉)高電瓶(低電瓶)指令經(jīng)“輸出模板DO”輸出到“輸出繼電器K1”的線圈上，“輸出繼電器K1”把獲得的高電瓶24 VDC信號，通過常開接點實現(xiàn)對現(xiàn)場“控制電磁閥”線圈上220VAC電源的控制，并通過線圈的得電(失電)，使“控制電磁閥”處于打開(關(guān)閉)狀態(tài)，從而替代了浮球控制完成的工作。并且，現(xiàn)場的電信號經(jīng)過PLC處理，實現(xiàn)了系統(tǒng)補水由液位計信號的準(zhǔn)確遠程自動化控制和全過程狀態(tài)的實時監(jiān)視。

 

　　4改造后記

　　此改造增加了安全的可靠性，杜絕了水資源的流失，并因此減少了投加藥劑的費用，對環(huán)境的保護也起到了一定的作用。通過一段時期的調(diào)試與運行，安全效益、效益與社會效益已逐漸體現(xiàn)出來，從而證明了這次改造取得了成功。