关键词：变频器；水处理；动态响应
1、问题的提出
原带钢水处理系统主要是由1D、2D、3D三台水泵电机中任意两台从吸水井中抽水，通过磁分离器过滤进入1#水井，然后由15D或16D水泵电机从1#井中抽水供精轧机组冷却用水，17D或18D水泵电机从1#水井中抽水向粗轧机组和卷取区域供水，水对设备冷却后流入地沟，顺地下管路自动流回沉淀池。正常生产时，通过调节V101、V103阀门调节水量，多余的水流入沉淀池中，生产不连续时，通过V102阀门水流回池中。（如图1所示）1D、2D、3D功率为135kW，15D、16D、17D、18D功率为260kW，起动方式为直接起动，这种大功率电机带负荷起动，对电网电压影响非常大，降低电机寿命，所以使电机不能频繁起动，只有在长时间停轧时才能停电机，致使在短时间内停轧只能使水走旁路，造成资源浪费。因此带钢车间水处理系统必须进行改造。 郑州中鑫自动化设备有限公司 网址：http://www.hnzkwx.com 郑州变频器维修中心 维修电话：0371-60133978 13837132021
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图1：带钢水处理供水系统图
2、解决方案
2.1总体思路
改造后本系统共包括1D、2D、3D、15/16D、17/18D5套变频调速装置及S7-300型PLC一台，其中1D采用安邦信G9-160T3变频器，2D、3D、15/16D和17/18D采用安邦信G9-280T3变频器，如图2所示，该系统全部采用自动、手动与三段速度三种控制方式。
2.2PLC在系统中的应用
2.2.1本系统所有开关量信号全部输入PLC，通过逻辑运算生成输出信号，模拟量信号由外部调节器和变频器本身生成，其信号不进入PLC。其主要实现以下功能：
1）利用PLC选择自动/手动频率调节。利用外部调节器生成的4―20mA信号和操作箱上带刻度的单圈可调电位器实现变频器从0―50Hz的全范围自动/手动调节。
2）三段速度调节。利用操作箱上三位式转换开关来选择变频器装置实行爬行、低速、高速的三段固定速度运行。
软件编程方面运用了结构化程序设计思路，将相对独立、集中的控制放到一个程序功能或功能块中。程序中，只是满足各种条件下的功能及功能块的调用，使得程序的可读性强。程序中采用了一定的过程数据，使得程序的修改简单，即程序中定义了过程数据，将所有经常使用的I/O点传输给过程数据。
2.2.21D、2D、3D与15/16D、17/18D联动运行
为了保证系统投运时1#井的供水和排水两套装置能够相互连锁，在操作箱上设有单动/联动转换开关。单动时每台变频器独立运行互不影响，联动时若需运行15/16D和17/18D必须先运行1D、2D、3D变频装置，并且1#井水位要高于较低报警点的设定设定水位。若要停止1D、2D、3D变频器，15/16D和17/18D变频器必须处于停止位置。联动时若要同时停止15/16D和17/18D，如果1#井水位处于较高水位，则停止操作无效，直至水池低于高水位时停止操作才有效。为了保证15/16D和17/18D运行发生变化时，1D、2D、3D的自动调节能及时跟上，在变频器参数设定时，1D、2D、3D的升降速时间要比15/16D和17/18D短。
1D、2D、3D与15/16D和17/18D变频器运行实行现场操作与机旁操作箱两地控制，运行前先在PLC柜上选择操作位置，再在所选择的操作位置启动变频器，变频启动运行后自动实现操作位置选择自锁，此时可以任意转换操作位置而不影响变频运行。不论操作位置选在何处，两地操作的停止按钮始终有效。变频启动条件必须满足主回路合闸，变频器无故障等条件。当外部故障时变频器主回路立即切断，变频输出相应立即停止。
2.3自动信号的生成
1D、2D、3D采用超声波液位计检测1#水池液位，通过压力变送器产生4-20mA信号输入外部调节器，由其计算生成自动调节信号给变频器，实现液位自动调节。15/16D、17/18D从原轧线流量测量装置取4―20mA流量信号，利用外部调节器计算后给变频器实现流量自动调节。
1#井水位采用超声波液位计检测，产生4―20mA信号给外部调节器，由于调节器只能接受0-5V信号，所以在仪表信号输入端口并联250Ω标准电阻，使其信号符合仪表要求。在调节器内部设置一标准水位值，同输入信号进行比较，计算其差值经过PID调节器处理后成反比例输出4―20mA信号作为变频器自动给定信号。由于1D、2D、3D都需要监测1#井水位作自动信号，所以我们选用了KD-4000信号隔离器，把输出信号由一路扩展为三路，达到了系统要求。15/16D和17/18D信号处理与1#井水位信号处理方式相同，只是减少了输出信号的隔离扩展。
3、技术创新点
S7-300系列PLC以及安邦信变频器在水处理控制系统中得到了成熟的应用。利用所设计的闭环控制系统，对电机转速进行控制，提高了供水系统动态响应能力，实现流量的自动控制，同时减少了冷却水和电能的损耗。
4、实施效果
带钢水处理系统自动控制改造完成投入使用以来，运行效果良好，维护简便，节能效果显著，正常工作时，只需2/3的功率即可满足轧线用水量，年可节约电能135万千瓦时，电机转速降低平均30%以上，对于降低水泵机械设备寿命起到了积极的作用，各项指标及控制功能均达到了设计预期目标，实现了水处理全过程自动控制。
5、结论
带钢冷却水闭环控制系统的开发应用提高了轧线供水质量，提高了轧辊冷却了能力，减小了轧辊消耗；降低工人劳动强度。开发了PLC、变频器、自动配水等自动控制功能，使整个系统简洁、可靠、易于维护，为带钢的稳产、高产打下了坚实的基础。郑州中鑫自动化设备有限公司 网址：http://www.hnzkwx.com 郑州变频器维修中心 维修电话：0371-60133978 13837132021