CN114635031A - 一种淬火水处理监控系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种淬火水处理监控系统与方法；包括：监控系统、PLC和加工设备；所述PLC用于设置加工设备；所述监控系统用于获取和显示监控参数，以及对运行参数进行控制；所述监控系统和PLC之间通过PROFIBUS总线进行通信。发明还涉及前述淬火水处理监控系统的方法。本发明在监控系统和PLC之间通过PROFIBUS总线进行通信，直接通过监控画面远程获取和显示监控参数，在需要了解加工设备的运行状况是操作工人不需要走到设备的工位点进行查看，大大提高了工作效率；另外，在需要对加工设备的运行参数进行调整时，可以直接通过监控画面对运行参数进行调整，操作工人不需要亲自到达不同设备的工位点进行参数设置，快捷高效。
Description
技术领域
本发明涉及监控技术领域；尤其涉及一种淬火水处理监控系统及方法。
背景技术
随着钢铁行业的生产量逐渐增大，其生产过程中多个加工设备循环工作进行处理，如泵阀和冷却塔。而一条加工线上操作工人数量和精力有限，为了设备和操作工人的安全考虑，需要对加工设备的状态进行管理和监控。在现今的生产加工线上，在设备运行过程中，当操作工人想了解设备的运行状况时，只能走到该设备的工位点并通过该设备内置的控制系统查看，这过程需要花费大量的时间，且如果设备数量多，那么效率会进一步降低。同时，如果要对设备进行相关参数设置时，由于不同设备设置的参数都不一样，操作人员必须亲自到达不同工位的设备进行参数设置，操作麻烦、效率低下。
发明内容
本发明的目的是提供了一种淬火水处理监控系统及方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种淬火水处理监控系统，包括：监控系统、PLC和加工设备；其中，所述PLC用于设置加工设备，包括：加工设备的监控参数和运行参数；所述监控系统用于获取和显示监控参数，以及对运行参数进行控制；所述监控系统和PLC之间通过PROFIBUS总线进行通信；
所述加工设备，包括：供水泵、淬火铁皮坑、过滤器、调节池、淬火冷水池以及与设备配套的阀门；
所述监控参数包括：回水温度、出水压力、电导率、水位及运行时间；
本发明还涉及前述的淬火水处理监控系统的方法，包括以下步骤：
步骤1，获取加工设备的监控参数，并通过监控画面显示各参数；
步骤2，通过监控画面对加工设备的运行参数进行控制及检测。
优选地，所述获取加工设备的监控参数具体为：
根据PROFIBUS通信协议的报文类型所包含的读取功能码和监控参数的地址，获取PLC寄存器或PLC线圈的数据并通过监控画面显示。
优选地，所述淬火水处理监控系统方法，还包括以下步骤：
当监控参数出现异常时，通过监控画面进行报警；
异常为：温度参数变化异常、水压参数变化异常、电导率检测值变化异常以及水位值超出设定值。
优选地，所述加工设备的运行参数进行控制及检测，还包括以下步骤：
(1)供水泵组设备控制及检测：正常时手动启动、停止水泵，当工作泵故障并停止工作时备用泵自动投入工作；正常情况下与淬火系统冷水池水位连锁：启泵水位以上才能启动水泵；高高水位(HH)报警；低(L)水位报警；低低(LL)水位紧急报警，人工判断停泵；
(2)回流阀设备控制及检测，包括：
当淬火铁皮坑水位降低到一定程度时，此时可以打开回流电动阀进行补水；回流电动阀的开、关根据淬火铁皮坑的水位自动控制；回流电动阀的运行状态和故障信号在HMI画面上反映；
补水方式：
水位≥H水位，关阀；
水位≤L水位，开阀。
(3)排污阀设备控制及检测，包括：
当电导率检测值大于设定值时，自动或手动启动排污阀，当电导率小于设定值时关闭排污水阀，排污阀可就地或在操作室的HMI上进行操作；
当电导率≥1500μs/cm(调试时可设定)，阀开启；
延时5分钟，阀关闭；
延时2小时，如果此时电导率仍≥1500μs/cm开启阀；
按照以上步骤反复循环，直至电导率<1500μs/cm，关闭电动阀；
(4)冷却塔设备控制及检测，包括：
正常时根据供水温度的测定值手动启动、停止风机；
每台风机分为就地及水处理操作室HMI集中操作；风机的工作及故障报警信号，均反映在操作室的HMI中；
冷却塔进水总管设有1点温度测量水温，其信号送操作室HMI集中监视。
优选地，所述监控系统还包括监控模块，用于检测监控参数是否出现异常；
当出现异常时，产生报警信息并在报警画面显示出来。
优选地，所述阀门的操作具体为：在机旁操作箱上设置有“远方/就地”选择开关，从而将操作地点分为：
“就地”操作：将选择开关设置为“就地”位置，利用机旁操作箱上的操作指示灯及操作按钮在现场完成阀门的开启、关闭操作；
“远方”操作：将机旁操作箱上选择开关设置为“远方”位置，利用设置在中控室的PLC操作站进行远方操作；
优先级别：就地＞远方。
优选地，风机的控制与状态显示为：通过启风机和停风机按钮可以实现对风机的远程控制，同时实现对风机的运行状态监控。
名词解释：淬火：钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3(亚共析钢)或Ac1(过共析钢)以上温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下(或Ms附近等温)进行马氏体(或贝氏体)转变的热处理工艺。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
本发明具有以下优点：
本发明所涉及的淬火水处理监控系统与方法；通过获取监控参数，并通过监控画面显示监控参数，再通过监控系统对运行参数进行控制，监控系统和PLC之间通过PROFIBUS总线进行通信；同时，在监控系统和PLC之间通过PROFIBUS总线进行通信，可以直接通过监控画面远程获取和显示监控参数，在需要了解加工设备的运行状况是操作工人不需要走到设备的工位点进行查看，大大提高了工作效率；另外，在需要对加工设备的运行参数进行调整时，可以直接通过监控画面对运行参数进行调整，操作工人不需要亲自到达不同设备的工位点进行参数设置，快捷高效。
附图说明
图1为本发明淬火水处理监控系统框图；
图2为本发明淬火水处理的工艺流程图；
图3为本发明淬火水处理控制系统网络结构图；
图4为本发明淬火水处理具体运行步骤流程示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。应当指出的是，以下的实施实例只是对本发明的进一步说明，但本发明的保护范围并不限于以下实施例。
实施例
本实施例涉及一种淬火水处理监控系统，如图1、图3所示，包括：监控系统、PLC和加工设备；
加工设备，其类型包括供水泵、淬火铁皮坑、过滤器、调节池、淬火冷水池以及与设备配套的阀门；
PLC，用于设置加工设备，包括加工设备的监控参数和运行参数；
监控系统，用于获取和显示监控参数，以及对运行参数进行控制；
其中，监控参数包括回水温度、出水压力、电导率、水位及运行时间；
监控系统和PLC之间通过PROFIBUS总线进行通信。
在本实施例中，经过轧制过的钢管必须经过热处理才能达到工艺要求的硬度、韧性及耐磨性等；钢管厂常采用水冷法进行淬火处理，即对含有一定温度的钢管进行内淋外喷淬火处理。
如图2所示，淬火水处理的工艺过程为：刚轧制过的钢管在淬火冷水池中进行淬火处理，即对含有一定温度的钢管进行外淋内喷，使其快速降温；经过水淬装置可循环利用淬火水，且淬火处理的废水中同时含有铁、油类等大颗粒物质；然后淬火废水统一收集到淬火铁皮坑进行沉淀，上部清水经过提升泵抽到过滤器，除去废水中的铁皮及油污；然后将具有较高温度的废水送至调节池(利用调节池中的搅拌机进行散热，降低淬火水温度)进行降温处理，经过降温处理后，再将循环水送到淬火冷水池备用；最后将污水排至污泥处理系统。
在本实施例中，淬火水处理系统的排污水最后统一排到调节池，调节池用来缓冲排水量，由于各种排污系统所排污水的浓度不同，经过搅拌机的搅拌使调节池调节池中的污水浓度均衡，然后由泥浆槽提升泵将污水送入泥浆槽。在泥浆槽中投加化学药剂，经过搅拌机的搅拌使污水和药剂得到充分接触，使污水中的悬浮物进行凝聚，经沉淀后，将污水抽至浓缩池。污水在浓缩池中经过沉淀分层后，上清液达到排放标准后进行排放，剩余的污泥压制成泥饼。
在本实施例中，加工设备包括淬火高压供水泵、淬火低压供水泵、淬火铁皮坑提升泵、淬火外淋回水泵、过滤器、调节池以及与设备配套的阀门，用于对轧制过的钢管进行加工，PLC上具有对应的加工设备的监控参数和运行参数，通过监控画面可实时监控加工设备的运行状态，且通过对运行参数进行控制，可实现对加工设备的远程控制。
在本实施例中，监控系统设置于与加工设备具有一定距离的中控室内，PLC通过网线连接到中控室的监控系统实现通信，监控系统和PLC之间通过PROFIBUS总线进行通信，监控系统作主站，PLC作从站，使监控系统与每一台PLC进行通信。其中，监控系统可以从PLC上获取加工设备的实时运行状态，也可以发出控制命令给PLC进行控制。
在本实施例中，对S7-300系列PLC组成的控制系统进行监控一般有三种方法：组态软件监控、第三方监控软件监控、触摸屏监控。本实施例选用组态软件WinCC实现监控，功能强大，灵活性好，可靠性高，适用于复杂控制系统。硬件方面，系统网络结构如图3所示，网络结构分为两层，上层为管理层，下层为数据监控层。上层管理层主要功能是从PLC控制器中读取从站数据，利用力控上位机组态软件，设计友好的人机界面，连接读取的数据变量来完成对从站的监控工作；下层监控层由S7-300PLC控制系统和组态软件WinCC组成，控制系统有一个CPU314模块，CPU314上连接了四个CP342-5通信模块，以及在每个CP342-5模块上连接的36个智能从站仪表构成，数据监控网络采用PROFIBUS网络通信方式，简单的分布结构，监控层主要完成与分布在工业现场的各个从站之间的数据通信，读取各个从站仪表的数据参数，存放在PLC控制器的数据区中，供上位机读取访问。
淬火水处理系统加工设备控制及检测要求，具体如表1所示：
表1
本实施例还提供一种淬火水处理监控系统方法，如图4所示，包括以下步骤：
步骤1，获取加工设备的监控参数，并通过监控画面显示各参数；
步骤2，通过监控画面对加工设备的运行参数进行控制；
其中，加工设备包括供水泵、淬火铁皮坑、过滤器、调节池、淬火冷水池以及与设备配套的阀门；
监控参数包括回水温度、出水压力、电导率、水位及运行时间；
加工设备设置有PLC，PLC包括加工设备的监控参数和运行参数，监控系统和PLC之间通过PROFIBUS总线进行通信。
在本实施例中，具体的包括以下步骤：
1)为加工设备设置有多台PLC，PLC之间通过紫色的PROFIBUS电缆和黑色的PROFIBUS-DP接头进行通信，而计算机与多台PLC之间采用RS-485通信接口进行通信；
2)通过监控画面获取并显示监控参数：
根据PROFIBUS通信协议的报文类型所包含的读取功能码和监控参数的地址，获取PLC寄存器或PLC线圈的数据并通过监控画面显示。
3)通过监控系统对监控参数进行调整：
当监控参数出现异常，通过监控画面进行报警；
其中，监控参数出现异常包括温度参数变化异常、水压参数变化异常、电导率检测值变化异常以及水位值超出设定值。
本发明所涉及的淬火水处理监控系统的方法，获取监控参数，并通过监控画面显示监控参数，通过监控系统对运行参数进行控制，监控系统和PLC之间通过PROFIBUS总线进行通信；同时，在监控系统和PLC之间通过PROFIBUS总线进行通信，可以直接通过监控画面远程获取和显示监控参数，在需要了解加工设备的运行状况是操作工人不需要走到设备的工位点进行查看，大大提高了工作效率；另外，在需要对加工设备的运行参数进行调整时，可以直接通过监控画面对运行参数进行调整，操作工人不需要亲自到达不同设备的工位点进行参数设置，快捷高效。
综上所述，上述系统方法实施例中的内容均适用于本方法实施例中，本方法实施例所具体实现的功能与上述系统实施例相同，并且达到的有益效果与上述系统实施例所达到的有益效果也不尽相同。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。
Claims (8)
1.一种淬火水处理监控系统，其特征在于，包括：监控系统、PLC和加工设备；其中，所述PLC用于设置加工设备，包括：加工设备的监控参数和运行参数；所述监控系统用于获取和显示监控参数，以及对运行参数进行控制；所述监控系统和PLC之间通过PROFIBUS总线进行通信；
所述加工设备，包括：供水泵、淬火铁皮坑、过滤器、调节池、淬火冷水池以及与设备配套的阀门；
所述监控参数包括：回水温度、出水压力、电导率、水位及运行时间。
2.一种如权利要求1所述的淬火水处理监控系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，获取加工设备的监控参数，并通过监控画面显示各参数；
步骤2，通过监控画面对加工设备的运行参数进行控制及检测。
3.如权利要求2所述的淬火水处理监控系统方法，其特征在于，所述获取加工设备的监控参数具体为：
根据PROFIBUS通信协议的报文类型所包含的读取功能码和监控参数的地址，获取PLC寄存器或PLC线圈的数据并通过监控画面显示。
4.如权利要求2所述的淬火水处理监控系统方法，其特征在于，还包括以下步骤：
当监控参数出现异常时，通过监控画面进行报警；
异常指温度参数变化异常、水压参数变化异常、电导率检测值变化异常以及水位值超出设定值。
5.如权利要求2所述的淬火水处理监控系统方法，其特征在于，所述加工设备的运行参数进行控制及检测，还包括以下步骤：
(1)供水泵组设备控制及检测：正常时手动启动、停止水泵，当工作泵故障并停止工作时备用泵自动投入工作；正常情况下与淬火系统冷水池水位连锁：启泵水位以上才能启动水泵；高高水位报警；低水位报警；低低水位紧急报警，人工判断停泵；
(2)回流阀设备控制及检测，包括：
当淬火铁皮坑水位降低到一定程度时，打开回流电动阀进行补水；回流电动阀的开、关根据淬火铁皮坑的水位自动控制；回流电动阀的运行状态和故障信号在HMI画面上反映；
补水方式：
水位≥H水位，关阀；
水位≤L水位，开阀；
(3)排污阀设备控制及检测，包括：
当电导率检测值大于设定值时，自动或手动启动排污阀；当电导率小于设定值时关闭排污水阀，排污阀可就地或在操作室的HMI上进行操作；
当电导率≥1500μs/cm，阀开启；
延时5分钟，阀关闭；
延时2小时，此时电导率仍≥1500μs/cm，开启阀；
按照以上步骤反复循环，直至电导率＜1500μs/cm，关闭电动阀；
(4)冷却塔设备控制及检测，包括：
正常时，根据供水温度的测定值手动启动、停止风机；
每台风机分为就地及水处理操作室HMI集中操作；风机的工作及故障报警信号，均反映在操作室的HMI中；
冷却塔进水总管设有1点温度测量水温，其信号送操作室HMI集中监视。
6.如权利要求1所述的淬火水处理监控系统，其特征在于：所述监控系统还包括监控模块，用于检测监控参数是否出现异常；
当出现异常时，产生报警信息并在报警画面显示出来。
7.如权利要求1所述淬火水处理监控系统，其特征在于：所述阀门的操作具体为：在机旁操作箱上设置有“远方/就地”选择开关，从而将操作地点分为：
“就地”操作：将选择开关设置为“就地”位置，利用机旁操作箱上的操作指示灯及操作按钮在现场完成阀门的开启、关闭操作；
“远方”操作：将机旁操作箱上选择开关设置为“远方”位置，利用设置在中控室的PLC操作站进行远方操作；
优先级别：就地＞远方。
8.如权利要求5所述淬火水处理监控系统方法，其特征在于，所述风机的控制与状态显示为：通过启风机和停风机按钮可以实现对风机的远程控制，同时实现对风机的运行状态监控。
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