西门子S7-300PLC在高炉水渣处理自动控制系统中的应用

高炉水渣处理系统主要由水渣粒化装置、水渣过滤装置、水渣输送装置、粒化循环水系统、补充水系统、事故供水系统、清洗水系统及压缩空气系统组成。
出铁口放出的高温液态渣从渣沟经沟头进入粒化器，被高速旋转的粒化轮机械破碎，并沿切线方向抛出，同时受粒化器内高压水射流冷却和水淬作用形成颗粒水渣。随后，渣水混合物进入到脱水器中的渣水混合物经过渣水分配器分配后，均匀落入脱水器筛斗中，通过筛斗中的筛网实现渣水分离，成品粒化渣留在筛斗中，水则透过筛网流入回水槽中。随着脱水器的旋转，筛斗中的渣慢慢上升，达到顶部时翻落下来进入受料斗，通过受料斗下面出口落到胶带运输机上，经转运站及转运胶带运输机外运。热水进入一、二级沉淀池，经过滤沉淀后由粒化泵送回粒化器处循环使用。沉淀在池底的渣定期由抓斗吊捞出放置在脱水平台上滤水，再用抓斗吊转运到皮带机上进入水渣外运系统。
1.制系统设计
由于水渣系统运行的正常与否将直接影响到整个炼铁生产过程，因此冲渣控制系统必须具有快速数据处理、高运行稳定性的性能。重庆钢铁环保搬迁新建2500m3高炉水渣处理分为南、北水渣两套系统,均采用西门子S7-300系列PLC。
S7-300PLC通过模块化结构设计，各种单独模块之间可进行广泛组合和扩展。它的主要组成部分有机架、电源模块、中央处理单元模块、接口模块、信号模块、功能模块和通信处理器模块等。S7-300PLC采用紧凑的、无槽位限制的模块化组合结构，根据应用对象的不同，可选用不同型号和不同数量的模块，并可以将这些模块安装在同一机架(导轨)或多个机架上。
2.1硬件配置
本系统使用SIEMENSS7-300CPU模块CPU315-2DP中央处理单元，其内部定时器达到126个，扫描1000个指令需10ms，足以满足现场控制的实时要求。它自带DP接口作为DP网络的主站，数据传输速率最大可达12Mbps，集成了系统内部通讯网络功能，实现对系统各设备工作状态监控与控制。选用数字量输入模板6ES7321-1FH00-0AA0实现粒化器，脱水器，粒化泵，皮带，电动阀等电气设备的数字量信号如运行状态，故障等信号进行采集监控。选用数字量输出模板6ES7322-1FH00-0AA0对系统各电气设备的启停，电动阀的开关进行数字量输出控制。选用模拟量输入模板6ES7331-7KF02-0AB0实现系统内部温度，流量，压力，转速等所有现场仪表检测信号的采集。选用模拟量输出模板6ES7332-5HD01-0AB0对粒化器，脱水器的转速进行变频调速控制。
2.2软件设计
本系统采用西门子编程工具STEP7和完成硬件组态、参数设置、PLC程序编制、测试、调试和文档处理。用户程序由组织块（OB）、功能块（FB/FC）和数据块（DB）构成。其中OB是系统操作程序与应用程序在各种条件下的接口界面用于控制程序的运行。FB、FC是用户子程序。DB是用户定义的用于存储取的存取区，与其相对应的DB块就可实现上位机监控软件WINCC与STEP7程序的数据接口。
监控软件WINCC完成对水渣处理过程各种工艺数据的设定、控制和画面监视，并具有进行报警提示、报表生成、数据存储归档、历史实时趋势显示等功能。
3、控制系统实现功能
(1)高炉渣处理设备粒化装置启动顺序:
粒化装置运行时，系统正常启动顺序如下:启动皮带机→启动脱水器→启动水系统设备→启动吹扫脱水器压缩空气电动阀门。
(2)粒化装置设备停车顺序:与启动顺序相反。
(3)水池液位与补水阀联锁实现自动补水。当PLC接收到的循环水池液位低于预设的报警液位时，系统发出报警并自动打开回用水补水阀向循环水池进行补水。当水池液位高于高水位报警值时，如果回用水补水阀处于开阀状态系统则输出关阀信号，实现循环水池自动保持正常液位。
(4)循环水泵和循环水池液位联锁，当循环水池超过最低水位时循环水泵停止运行并发出故障报警。出口电动阀启停关系为泵开阀开，阀停泵停。
4、结语
重钢环保搬迁2500m3高炉自投产以来，运行效果良好。水渣处理自动控制系统实现了实时调节水、画面监控、报警、趋势记录、流量累计等一系列功能。具有运行可靠，操作容易，维护方便，控制精度高等优点。该系统的应用达到了提高生产效率，增加经济效益，降低消耗的目的。对整个高炉的正常运行，起着十分积极的作用。