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一、概述
近年来，我国小型冷轧钢厂的发展速度较快。这些冷轧钢厂大多为乡镇民营企业，年产冷轧钢材在30万吨以内，生产过程中排放的酸洗废水主要为热轧钢材酸洗除锈过程中的余酸清洗废水，通常与少量的板卷表面处理过程中产生的含油碱性废水混合排放。综合废水污染物浓度高，呈暗棕色，含铁盐、油及表面活性物质酸雾净等，酸腐蚀性较强。由于普遍缺少污染治理措施，小型冷轧钢厂的排污问题给地方环保工作造成一定压力。
本文介绍江西某钢厂废酸水处理控制系统的设计与实现。众所周知，以PLC为主体的控制系统与单片机、牛顿数据采集模块相比，具有运行稳定，控制功能强，网络化等优点，成为工业控制应用的主流。本工程采用欧姆龙公司的CPM2AH型小型可编程控制器，上位工控机组成控制系统。上位机监控制软件采用北京亚控科技发展有限公司的6.5“组态王”组态软件，实现对废酸水处理系统的过程监控及数据处理。
二、废酸水处理工艺
本工程对酸性废水处理采用石灰中和法，而废酸液由于含和亚铁，可以采用回收的工艺。由于废酸液的产出量较小，采用回收工艺的投资大，设备维修，回收产品质量不稳定。从投入产出比看，回收工艺投资大，运行成本高，回收产出低，经济性差，所以不采用。因而处理工艺采用将酸性废水和废酸液混和后用石灰为中和介质中和处理。
三、废酸水处理控制系统的特点及控制指标
1、PH控制过程的特点
酸碱中和过程通常呈现严重非线性和滞后性，主要表现为PH值在中和点附近的增益很大，此时添加的中和剂略有变化，就能引起PH值较大幅度的变化，而当PH值远离中和点时的增益很小，PH值变化较缓慢，加入大量的中和剂才能使PH值上升或下降。加上处理过程一般在大容器和循环管路中进行,使得系统存在较大的时滞，给PH值控制不仅带来大困难，而且浪费大量中和剂，为此PH值被公认为难的控制变量之一。
2、控制目标
一级中和反应，出口PH控制为：5～6；
中和反应，出口PH控制为：7～8；
终废水排放的PH值控制在7～8，COD控制在150mg/L，废水排放指标符合国家污水综合排放二级标准。
四、控制系统的硬件设计
1、硬件结构
根据工艺要求，整个系统采用二级计算机控制方式，基础自动化级采用欧姆龙公司新推出的CPM2AH系列PLC，实现各种工作泵的启、停和联锁控制；实现对PH值、石灰乳槽的液位进行控制。监控级为中国台湾研华生产的工业控制机，完成对系统的组态、监控、报警、制表等功能。
1.1 系统检测点配置
4～20mA输入5点，4～20mA输出2点;继电器输入信号：30点，继电器输出信号：30点。
1.2 监控级配置
监控级配置中国台湾研华工控机一台，运行标准的组态和软件，以实现对系统的的组态与监测。运行环境为bbbbbbS2000，并配置打印机一台，交流电源target=bbbbbb>稳压电源和UPS电源各一台。
1.3 基础自动化级配置
基础自动化配置CPM2AH系列PLC一套，2个I/O扩展模块，北京宏拓PC-7413板卡、PC-7423板卡各一块。运行I/O控制站软件，完成对I/O信号的采集以及各种工作泵的联锁和控制，由通讯电缆将各工位状态信号送往工控机，并接收监控的数据。
2、监控系统
监控系统实现了工艺提出的功能要求,可以实现“手动”和“自动”操作两种控制模式，其中“手动”又分为“现场操作”与“就地柜操作”两种手动控制，，并且无论处在何种控制模式，都可对工艺参数越限进行报警。控制系统处于自动状态时，系统可根据操作人员设定的指令自动开、停提升泵，并且泵的开关具有顺序锁定作用，防止误操作，达到自动调节加石灰水量,好地控制废酸水品质的目的。
上位机采用研华工控机，CPU为PIV2.4G、256Ｍ内存、80Ｇ硬盘、32Ｍ显存、19英寸大屏显示器。上位软件采用亚控6.5版“组态王”256点运行态软件,负责废酸水处理系统监控界面显示、数据处理、保存、信息交流等。上位机通过Modbus协议与PLC的进行双向数据交流。上位机可读取PLC采集的泵的启停状态，可输出开关量控制信号给PLC。上位软件可对加药实行远程手动CRT操作及远程自动、就地手动的CRT全程监控。具有历史曲线、报表、报警等界面。其中：SB1～SBS1：手动模式时，中控室电气柜面板上的停止与启动按钮。
SB2～SBS2：手动模式时，现场机旁控制箱面板上的停止与启动按钮。
KM：接触器及接触器常开触点。
KA：中间继电器常开触点（自动控制时，由计算机控制中间继电器是否得电）。
3、PLC控制单元
PLC控制单元是自动控制的部分,采集加药泵target=bbbbbb>计量泵、废水提升泵等泵的运行工作状态信号，同时上传到上位机。并实时执行上位机输出指令，控制泵的起、停。
五、控制系统的软件设计
1、软件功能描述
软件包括上位机的软件与下位机的软件。上位软件采用亚控6.5版“组态王”256点运行态软件,负责废酸水处理系统监控界面显示、数据处理、保存、信息交流等。在上位计算机中人机界面是以图形画面的方式显示控制系统平面图及工艺流程图，有动态的实时参数值显示，如水的流量、PH值等，实时显示各泵运行状和事故报警信息列表以及电气运行状态显示等可切换的动态画面，对工艺参数值做出实时趋势曲线和历史数据趋势曲线同时，组态王软件系统还可以与EXCEL、ACCESS等数据库管软件进行DDE通讯，将数据传送至数据库中，以备将来移植到他系统中供调度员分析比较，以便找出污水厂的运行规律；并且可以自动生成生产报表（班、日、月），定时或根据需要进行打印，供生产管理之用；上位机通过Modbus协议,与PLC的进行双向数据交流。上位机可读取PLC采集的泵的启停状态,可输出开关量控制信号给PLC。上位机可对加药实行远程手动CRT操作及远程自动、就地手动的CRT全程监控。下位机主要是采集泵的启停状态，并且接收上位机的指令从而控制泵的启停。
上位机与下位机所用的开发工具如下所示：
上位机：操作系统：bbbbbbs2000，开发工具：组态王6.5，
支持软件：Microsoftoffice2000。
下位机：开发工具：CX-programmer3.10。
2、软件设计
上位机主要是利用了组态软件来构筑整个系统，具体实现不多描述，下面描述下位机（PLC）软件的设计。根据工艺流程的要求，在PLC中编制出符合现场运行规范的工艺控制程序，进行相应的自动调节和信息反馈，具体的控制依据及各工艺流程需要的设备简述如下：
2.1 各相立单元设备启动控制
PAM制备单元：0108A设备加水、投加剂后启动搅拌机A按钮，搅拌约30分钟停止，起动0109A、B中的一台泵开始供药。此时0108B设备加水、投加剂后启动搅拌机B按钮，搅拌约30分钟停止，待0108A设备中的剂完毕后人工切换（阀门操作）到0108B设备供药。如此循环作业。0109A、B设备一台作业一台备用。
压滤机单元：0112A、B设备的液压油泵起动，压紧滤框（约10分钟）此时0112A压滤机可以进料，由011A、B中的一台设备中供料，约1小时，人工切换（阀门操作）到0112B压滤机进料。0112A压滤机的液压油泵启动，集料斗闸门关闭，松开滤框，自动拉扳机启动，人工卸渣，约25分钟，0112A压滤机的液压油泵启动压紧滤框，准备下一回作业。运渣车到达时，集料斗闸门打开，振打电机启动，卸料完毕振打电机停，集料斗闸门关闭。0112A、B设备按此循环作业。
石灰乳制备单元：010石灰消化器启动，0118A斗式提升机给料同时0114滤液泵向石灰消化器供水，当0106A设备液位到达要求时（上限报警），人工切换（阀门操作到0106B设备），当0106B设备液位到达要求时（上限报警）停0118A斗式提升机和0114滤液泵，此时消化器中剩余物料供至0106A设备，当010石灰消化器中无物料时停010、0117螺杆泵。0105B和0118B设备为备用设备。
2.2 故障停车顺序
压滤机故障：停0101、0107、0102、0103、0104、0109、0110、0111
石灰乳制备单元故障：停0101、0107、0102、0103、0104、0109、0110、0111、0112
2.3 PLC端口分配表
2.4 PLC软件设计
PLC软件用欧姆龙公司的CX-programmer3.10编程软件设计,梯形图编程,模块化结构,由一个主程序和多个子程序组成。
六、小结
本文从工程应用实际出发，基于组态软件的开发平台，采用常用的PLC作为控制器，实现了对大时滞、非线性、强干扰的污水处理的中和过程的控制。实际运行表明：该系统具有控制精度高、运行、操作简单、抗干扰和适应能力强等特点，可以满足污水中PH值控制的工艺需要。点：采用了组态软件和PLC结合来对废酸水PH值的处理，系统简单、。
一、概述
在石油加工工业中，大型旋转机组是装置设备的重要组成部分，如催化裂化装置的主风机、气压机组、烟气轮机及汽轮机组等。这些机组功率大，运行条件苛刻，控制系统复杂，是化工生产中的关键设备。因此，对这些设备在突发事故中的保护是至关重要的。现在各大石油化工企业普遍采用的是ESD紧急停车系统，系统结构复杂，成本高（上百万元）。针对上述情况，沈阳石蜡化工有限公司80x104t/a重油催化裂化气压机组的联锁-自保系统采用了PLC进行系统构建，其在随后的生产过程中表现稳定，动作可，多次在事故状态下对机组及生产装置实行了自我保护，杜绝了恶性事故的扩大和蔓延，了显著的效果。
二、工艺设备及主要联锁参数
在催化裂化装置中，从沉降器出来的油气经分馏塔分馏后得到粗汽油、柴油和富气，富气从分馏塔出来经气压机压缩后送到稳定塔，与粗汽油在稳定塔内充分互溶，得到稳定汽油。在这部分流程中，气压机是关键的设备，它的运行是否平稳直接影响着整个流程。如果气压机受到损坏，会对单位的经济效益产生大的影响。因此，对气压机组的保护是至关重要的。该厂80x104t/a重油催化裂化气压机组采用的是电机-气压机-汽轮机三机组，在装置开工时采用汽轮机启动机组，达到额定转速（6000转）后开启电动机，采用双动力三机组的形式，主要是为了增加机组运行的可行性。机组的主要联锁参数包括气压机轴位移标停车、汽轮机轴位移标停车、润滑油压力低停车、密封油压力低停车、汽轮机入口蒸汽流量低停车、汽轮机背压低停车、机组转速标停车、手动紧急停车、供电跳闸停车等，这些量都是开关量输入，其中任意一项或多项出现，都要求PLC能切断汽轮机入口蒸汽速关阀和电机电源，同时关闭气压机入口阀，打开放阀，以保证气压机及装置的。
三、方案的确定
自保-联锁系统是指将影响装置和设备的重要参数，如温度、压力、流量、温度等引入ESD（紧急停车系统）系统，由ESD监测，并以显著的声光形式进行报警，达到联锁条件时自动实行联锁保护，设备和装置的，并打印出故障原因及时间，以利于事故分析。随着微电子技术的发展，PLC产品在功能和性能指标上都得到了大地丰富和完善，并以受到用户的欢迎。因此，从满足工艺生产需求出发，考虑到性、可行性、经济性、可扩展性等因素，采用了OMRON公司生产的CPM2AH?0CDR-A型PLC，并选用了OMRON公司的CX-Programmer软件。
四、系统构成
1、硬件构成
CPM2AH自带I/O接口，可以接36点输入，24点输出，输出形式是继电器，并且通过RS232C串口与PC机1通讯。PC机1位于气压机控制室内，使用的是bbbbbbs2000操作系统，通过CX-Programmer软件与PLC通讯，实现组态、监控及事故记录功能。由于我厂采用分散控制、集中管理，因此要求在主控室也可以直接看到气压机的自保联锁状态。因此，利用微软的bbbbbbs2000的终端服务功能，在主控室设置了PC机2，将气压机控制室内的PC机1作为终端服务端，主控室内的PC机2作为终端客户端，两台PC机因为距离较远，采取光纤以太网连接，在主控室内的PC机2上，可通过终端服务功能运行位于气压机控制室内PC机1上的CX-Programmer软件，对PLC进行监控及各种操作。
2、软件设计
根据工艺要求，润滑油压力及密封油压力低停车采取三取二逻辑，汽轮机入口蒸汽流量及汽轮机背压采取二取二逻辑，以减少由于现场仪表失灵造成的自保误动情况。为满足不同的工况需要，特别设置了手动紧急停车按钮，放在操作台的隐蔽位置，供工艺人员使用。每一项自保条件动作，PC机都会按时间顺序记录下来，供事后分析。PLC系统的软件设计是依据上述逻辑关系，以梯形图方式编写后写入PLC中。在PC机中，可实现在线组态、监控，对输入、输出点可以强制状态，以满足调试、维护需要。
五、结语
本系统投入生产后，运行良好，性高，而且程序简洁，维护方便，保证了装置的长周期运行，为工厂了可观的经济效益，将在今后的生产实践中，逐步考虑采用双PLC或三PLC冗余的方案，以达到高的性
一、概述
AIDCS应用软件，可运行在中文bbbbbbS98/ME/XP等操作系统下，能实现对1～200台AI系列各种型号仪表的集中监控和管理。在大规模应用的场合下，以监测、变送、通讯仪表和上位计算机为主构成的集散控制系统（DCS）无疑是一个较好的控制方案，本文试图从程序设计方面探讨AI仪表与常见的工业PLC控制系统的结合使用，这种多种通讯协议结合的应用具有相当的广泛性和代表性。
二、灵活多变的控制方案
工业PLC选用LG公司的MK-120S系列DR-30U，属于中小型PLC，CPU处理速度0.1US/步，用户程序容量7k步。它具备RS232和RS485两个通讯接口。一般场合应用，RS232可连接一台人机界面，用以集中监控智能表，RS485远程连接多台AI-518智能表;复杂场合应用时，RS232可通过兼容EIA/TIA的标准串行接口RS232〈=〉485转换器连接多台AI-518智能表，RS485用来接兼容相同RS485协议的人机界面和多台变频器。这种灵活多变的控制方案具有性价比良好的优点，能够以少的硬件投资的控制特性，当然这是与宇电表具备人工智能调节、通讯传输的优点分不开的。
三、程序设计详解
程序设计以14台AI-518智能表为例，对应1台智能表，在AIBUS中的地址参数为1，在人机界面和PLC中定义的变量值为：测量值DATA1,给定值DATA2,报警变量PARA1，对应2台智能表，它在AIBUS中的地址为2，其变量值为：测量值DATA3,给定值DATA4,报警变量PARA2...，以下如此类推，其中DATA1-28和PARA1-14均为PLC的数据寄存器。由于宇电的AIBUS通讯协议使用方便，且以RS485为基础的硬件通讯兼容性好，本文在PLC程序中将与智能表通讯及显示的参数变量都给出定义方法，很容易把它推广应用到其它厂家的PLC上。
1、程序的设计流程叙述如下（"//"后为程序段备注）
1.1 PLC上电初始化智能表的地址循环变量P为1;//P为PLC的数据寄存器。
1.2 14台智能表的“给定值DATAX”进行写条件轮询;//X为偶数，且0
1.3 对上面的14个写条件相“或”为M-write;//M-write为PLC的辅助继电器。
1.4 调用智能表读/写子程序。
1.5 地址循环变量从1-14变化时，将DATA1-28，PARA1-14分别赋值为DDISP,DSET和DALARM;这三个参数均为数据寄存器，是14台表的读/写/报警公共地址指针。
1.6 以100MS的时钟为周期发送读/写帧，对接收到的字节按“读/写”字节区分，进行间接地址传送，其格式类似为：MOVDREV#DDISP,MOVDREV+1#DSET,其中“DREV”为PLC串口通讯指令定义的接收帧的1个字（共接收到符合AIBUS标准的10个字节）中;“DREV+1”为接收帧的2个字;接收到的3个字“DREV+2”包含智能表的报警信息，应对其进行字/位的“与/或”变换后再进行间接地址传送。
1.7 地址循环变量+1;
1.8 地址变量增加到14时重置为1;
1.9 程序结束语句;
1.10 智能表读/写子程序
2、智能表的“给定值DATAX”写条件编程方法
1号表的旧给定值保存在“DOLD1”中，当要在人机界面上进行1号表的写“给定值DATA1”操作时，由于改变的新“给定值DATA1”与旧值“DOLD1”不同，将此赋值给1号表写入标志M1（M1为PLC的辅助继电器），再将“给定值DATA1”传送到旧给定值“DOLD1”中去，同时将1号表的地址写指针P赋为1，并将“给定值DATA1”传送到14台表的公共写入值“DWRITE”中;对应地址参数不同的智能表应以此类推。
3、智能表报警信息的编程方法
由于接收帧的3字的高字节为报警信息，所以应将3字的高低字节倒置，得到报警的8位字节“HEX-ALARM”。按照AIBUS的标准，这8位字节的0-5位置1状态分别代表上限、下限、正偏差、负偏差和量程报警，将“HEX-ALARM”与“HEX1F”按位相与，其结果赋值给“DD-ALARM”。在智能表的正常状态，“DD-ALARM”的值均为0;在报警状态下，其值必不为零。将“DD-ALARM”是否为零的状态赋值给“DALARM”，以显示对应智能表的报警状态。按照这种思路，稍稍修改程序，就可以在人机界面上集中显示多台智能表是否发生上限、下限、正偏差、负偏差和量程报警，从而让我们好地了解控制现场的情况。
4、智能表读/写子程序的设计流程
由于仅仅要读测量值/写给定值，按AIBUS通讯协议的要求，PLC对仪表的参数代号00H（给定值）进行加法操作就可以。因此智能表读/写子程序的设计流程如下：
4.1 地址循环变量P+80->P1;//P1为PLC的数据寄存器
4.2 P1*H100->P2;//P2为PLC的数据寄存器
4.3 P1+P2->PP;//PP为智能表在AIBUS中的协议地址，定义在发送帧中1字
4.4 M-write条件成立时：
4.4.1 传送HEX43到发送帧的2字;//HEX43为写智能表标志
4.4.2 传送“DWRITE”到发送帧的3字;
4.4.3 “DWRITE”+HEX43+地址循环变量P，其结果传送到发送帧的4字;//进行写字节校验
5、M-write条件不成立时
5.1 传送HEX52到发送帧的2字;//HEX52为读智能表标志
5.2 传送HEX00到发送帧的3字;
5.3 HEX43+地址循环变量P，其结果传送到发送帧的4字;//进行读字节校验
四、经验总结及程序效果
在对程序调试过程中，应利用PLC的串口监测工具对与智能表的通讯情况进行监控，必要时延长读/写帧的发送时钟周期，观察每次读/写帧的字节数、读/写字节、报警及校验字节是否符合AIBUS协议的要求。
当在人机界面上修改某台智能表的给定值时，智能表的刷新速度很快，而在集中显示的人机界面上就有一定时间延迟。分析：“写给定值”操作在100ms内即可返回10个字节，但其中2字代表的给定值（16进制格式）实际为上一次的赋值，需要对这台智能表再进行一次读操作时才向PLC返回方才写入的给定值。由于程序是按照“写给定值”的原则设计，当对智能表的写设定值操作结束后，智能表按刚才“写给定值”操作的协议地址继续以100ms时间间隔进行“读测量值”操作，其轮询仍按AIBUS协议地址1—〉14的次序，则在人机界面上“写给定值”操作后，刷新显示的延迟时间=（100ms+PLC程序循环时间）×14+（智能表-）PLC-）人机界面的信号传输时间），实测显示延迟时间大不过3秒。为改善这种显示延迟情况，可以在本文上述二段中插入1行程序，将新“给定值DATA1”直接传送到对应智能表的人机界面显示值“DATAX”（X为偶数，且0
按以上设计原则编好的程序运行效果良好，显示稳定，刷新，实现了对14台智能表在人机界面上的集中监控。
一、PLC系统的组成
PLC系统有工控机、两台调制解调器、PLC运行及储存器、各类传感器等输入部分及各类电继电器等输出部分，见图1。SIMATICMan-ager是S7-PLC自动控制程序的管理程序，安装在地面监控室的工控机（上位机）内，通过一台在监控室的调制解调器和一台安装在盾构机调制解调器相互译制，与盾构机的PLC串口相连，从而监控和控制PLC运行，同时上位机也起着掘进参数数据保存作用，方便操作人员使用和维护。
PLC系统的软件主要有地面监控室电脑上的操作系统，SIMATICManager程序，Netpro程序及监控程序PDV，以及安装在盾构机PLC上的控制程序。
二、PLC系统运行
根据设定的程序，在某些必要条件满足时，PLC才能进行下一步工作，否则，程序就不能往下运行，设备停止运行，同时会将错误信息显示在操作室的电脑上。我们按照显示的错误信息及代码去查找故障原因，即PLC是否正常输入、PLC是否正常输出、前后输入/输出设备是否正常、连接线路是否良好。这样分段分析、仔细排查，故障会很容易得到解决。
以盾构机回转体EP2润滑脂加注系统为例，说明S7-PLC自动控制程序在盾构机故障排除中的应用。在盾构机中，EP2润滑加注系统属于较复杂且很重要的部分，包含螺旋机密封、球轴承密封、回转体密封等部位的自动密封。本系统的正常运行与否不仅关系到盾构机能否顺利运行，同时对延长设备使用寿命起着很重要的作用。EP2加注系统是压缩空气通过由PLC控制的电磁阀为气动泵提供动能来源，输入气压和输出油脂压力的比值是1∶50，即1bar的气压能产生50bar的油脂压力。通常将压缩空气的压力调节为1.5～2.0bar，即油脂压力为75～100bar，足以克服油脂在管内的损耗，保证输送到盾构机上的多个油脂分配阀时有足够的压力，再由油脂分配阀非均匀的将油脂输送到需要被润滑的部位，达到自动润滑效果，如图2。
油脂分配阀在润滑系统中起着重要作用，它的结构组成如图3所示。其工作过程：当设备启动时，PLC发出指令为二位二通电磁阀通电，如图4，具有压力的油脂进入油脂分配阀，开始进行油脂分配;在此种情况下，分配阀所分配的油脂量可以通过控制阀芯的冲程数进行计算，阀芯的冲程数通过脉冲传感器输入到PLC，如图5;当累积到一定量的冲程数时，PLC发出指令，停止向电磁阀通电，油脂分配阀的进口关闭，油脂分配结束。当下个指令发出时，照此重复进行。
三、故障排除实例
一次，在盾构机操作室的电脑上，显示回转体油脂润滑系统故障，通过利用PLC程序和显示的错误信息，查得是油脂分配阀的输出无信号。将冲程传感器拆除，将一直径与传感器内径相差不多的金属棒体插入其中，作活塞式往复运动，可以从PLC输入指示灯看出，传感器能正常工作，随后将其中的一条输出油脂管拆除，手动进行注脂，油脂还是不能注出;后将分配阀整体拆下，在机修房拆开检查、清洁，后在清理阀板时，从阀板孔中取出一颗细小砂子（直径约1mm），再次安装到盾构机上，试机正常，原来是机修工在换油脂桶时，操作不慎，有杂物掉入油脂桶，导致了此故障的发生。
从上面可以看出，PLC在海瑞克盾构机上得到了很大的应用，SIMATIC Manager能很好的帮助我们查找到故障的发生点，有助我们准、快的排除故障。
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