IFIX工控組態(tài)軟件在電廠化水處理控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用

1、iFix工控組態(tài)軟件在電廠化水處理控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用楊樹(shù)(華北電力大學(xué),北京102206摘要:針對(duì)元寶山電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)落后的控制系統(tǒng),使用具有良好開(kāi)放性、安全性以及擴(kuò)展性的iFix工業(yè)自動(dòng)化軟件,將它應(yīng)用于該控制系統(tǒng)的改造,并且改造后的化學(xué)水處理系統(tǒng)既能安全穩(wěn)定地運(yùn)行,又具有生動(dòng)直觀的畫(huà)面。關(guān)鍵詞:iFix;組態(tài)軟件;化學(xué)水處理系統(tǒng)Abstract:Aiming at the outdated control system of chemical water treatment system in Y uan Baoshan P ower Plant,the industry auto2

2、 matic s oftware iFix has been used in the reformation of the control system,which has well character of opening,safety and expansibil2 ity.The reformed control system not only can w ork steadily and safely,but als o has dramatic interface.K ey w ords:iFix;con figurable s oftware;chemical water trea

3、tment system中圖分類號(hào):TP311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1003-6954(200601-0056-02在中國(guó)的大型火力發(fā)電廠中,分散控制系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。但各個(gè)電廠存在著的普遍問(wèn)題是,主設(shè)備的控制系統(tǒng)紛紛采用了具有20世紀(jì)90年代先進(jìn)水平的分散控制,而外圍設(shè)備的控制系統(tǒng),如化學(xué)水處理系統(tǒng)、疑結(jié)水處理系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)和鍋爐排污系統(tǒng)仍是分散就地控制,控制設(shè)備停留在20世紀(jì)80年代常規(guī)控制儀表的水平。由于主設(shè)備控制手段先進(jìn)而外圍設(shè)備控制水平落后,造成外圍設(shè)備控制室需要過(guò)多的人力。顯然,改造外圍設(shè)備控制系統(tǒng),是提高機(jī)組的控制水平和電廠減員增效的有效策略,將使電廠在“廠網(wǎng)分開(kāi)、

4、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)”的環(huán)境中更具競(jìng)爭(zhēng)性。以元寶山電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)的改造為實(shí)例,介紹iFix工控組態(tài)軟件在電廠外圍設(shè)備控制系統(tǒng)改造中的應(yīng)用。元寶山電廠是東北的主力發(fā)電廠,現(xiàn)有裝機(jī)容量900MW,但是由于其化學(xué)水處理系統(tǒng)設(shè)備比較陳舊,周邊環(huán)境惡劣,導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)常無(wú)法從控制臺(tái)中讀出,這在很大程度上影響了生產(chǎn)安全和效率。因此元寶山電廠在2004年委托華北電力大學(xué)(北京自動(dòng)化系進(jìn)行化學(xué)水處理系統(tǒng)的改造。下面主要就iFix工控組態(tài)軟件在系統(tǒng)改造中的設(shè)計(jì)思想和方案進(jìn)行介紹,并討論具體實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。1iFix基本功能iFix軟件是美國(guó)Intellution公司于2000年推出的工業(yè)界第一套完全集成組件對(duì)象的

5、自動(dòng)化軟件Intel2 lutionDynamics家族中的主要成員之一,可作為一個(gè)“進(jìn)入過(guò)程的窗口”,并提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)給操作員及軟件應(yīng)用,由于具有很好的開(kāi)放性、安全性以及擴(kuò)展性,成為了工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域最流行的工控組態(tài)軟件之一。為追求系統(tǒng)的穩(wěn)定性及易擴(kuò)展,iFix軟件只支持Win2 dowsNT/2000操作系統(tǒng)。iFix軟件是以SC ADA(數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控組件為核心。SC ADA的基本功能是數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)管理,保證數(shù)據(jù)的完整性,并且提供完整的分布式網(wǎng)絡(luò)功能。數(shù)據(jù)采集就是從現(xiàn)場(chǎng)獲取數(shù)據(jù)并將它們加工成可利用的形式。iFix也可以向現(xiàn)場(chǎng)寫(xiě)數(shù)據(jù),這樣就建立了控制軟件所需的雙向連接。iFix不需要用特別的

6、硬件來(lái)獲得數(shù)據(jù),而是通過(guò)一個(gè)I/O驅(qū)動(dòng)器都可以兼容它們,這在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中顯得尤為重要。數(shù)據(jù)管理包括通過(guò)掃描、報(bào)警和控制程序從驅(qū)動(dòng)程序映像列表中讀取數(shù)據(jù),對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,再將數(shù)據(jù)傳送到過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)以及從內(nèi)部數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)函數(shù)、讀取數(shù)據(jù),并傳達(dá)到需要的應(yīng)用中等功能。人機(jī)交互H MI是iFix軟件的另一個(gè)重要組件,它具有強(qiáng)大的圖形編輯功能。iFix提供了強(qiáng)大的人機(jī)交互平臺(tái),它以直觀的界面把所有的系統(tǒng)組件都集成在一個(gè)單獨(dú)的開(kāi)發(fā)環(huán)境中,具有微軟界面風(fēng)格。無(wú)論是開(kāi)發(fā)程序、安全組態(tài)、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn),都可以在這一平臺(tái)中完成,甚至直接嵌入O LE應(yīng)用程序,如微軟的Excel工具等,也可以直接打Excel文檔,并編輯該文檔而

7、不離開(kāi)這一平臺(tái)。該人機(jī)交互平臺(tái)特有的動(dòng)畫(huà)向?qū)?智能圖符生成向?qū)У葟?qiáng)大的圖形工具方便了系統(tǒng)開(kāi)發(fā),標(biāo)簽組編輯器大量節(jié)省系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間,并且內(nèi)置了易學(xué)易用的VBA 這一計(jì)算機(jī)語(yǔ)言系統(tǒng),使得無(wú)論是控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員,還是應(yīng)用人員都能很快上手。另外也可以在該平臺(tái)中直接嵌入ActiveX 控件,并把該控件作為系統(tǒng)的一部分。2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)元寶山化學(xué)水處理整個(gè)控制系統(tǒng)不算太大,控制室上位機(jī)只需要從現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)包括10個(gè)模擬量和7個(gè)數(shù)字開(kāi)關(guān)變量。但是“麻雀雖小,五臟俱全”,目標(biāo)就是要通過(guò)對(duì)系統(tǒng)設(shè)備和控制軟件的改造徹底解決控制臺(tái)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集間斷的問(wèn)題?？刂婆_(tái)主界面除了要清晰直觀地反映出整個(gè)系統(tǒng)的工藝流程以外,還

8、要讓操作人員一目了然地看到各個(gè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)數(shù)值、各個(gè)開(kāi)關(guān)的啟停情況以及現(xiàn)場(chǎng)報(bào)警情況。iFix 軟件同時(shí)也是一個(gè)OPC 的客戶端,所有數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)都與現(xiàn)場(chǎng)OPC 服務(wù)器中數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)連接,所以軟件不僅可以從現(xiàn)場(chǎng)讀出數(shù)據(jù),同樣也能夠向現(xiàn)場(chǎng)寫(xiě)入數(shù)據(jù)(如圖1所示。因此在設(shè)計(jì)中,應(yīng)廠方的要求將某些開(kāi)關(guān)數(shù)字變量設(shè)置為可讀寫(xiě)數(shù)據(jù),這樣操作人員就能夠在控制界面中實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)啟停的操作。 圖1iFix 與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)交互原理此外還設(shè)計(jì)了每個(gè)閥門、電機(jī)、開(kāi)關(guān)小畫(huà)面作為主界面上相應(yīng)圖標(biāo)的鏈接,使得操作人員在點(diǎn)擊主界面上相應(yīng)圖標(biāo)以后不僅能夠直接看到各個(gè)閥門、電機(jī)以及開(kāi)關(guān)的相關(guān)參數(shù)和當(dāng)前狀態(tài),同時(shí)也能夠遠(yuǎn)程操作現(xiàn)場(chǎng)相應(yīng)

9、開(kāi)關(guān)、閥門的啟停。此外,廠方還要求軟件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)畫(huà)面、系統(tǒng)報(bào)警畫(huà)面、報(bào)表打印功能以及改造設(shè)備重要數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫(kù)查詢功能。3趨勢(shì)畫(huà)面系統(tǒng)數(shù)據(jù)的各類生產(chǎn)參數(shù)是后續(xù)管理和科研工作的重要依據(jù),完成工藝過(guò)程參數(shù)的記錄是實(shí)現(xiàn)觀察趨勢(shì)反映生產(chǎn)指標(biāo)變化趨勢(shì)、生成各類生產(chǎn)報(bào)表的基礎(chǔ)工作。在iFix 中將系統(tǒng)數(shù)據(jù)趨勢(shì)分為實(shí)時(shí)和歷史兩類,其中實(shí)時(shí)趨勢(shì)主要表現(xiàn)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)在當(dāng)前時(shí)刻的瞬時(shí)值以及變化趨勢(shì),制作數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)趨勢(shì)表格主要在于數(shù)據(jù)的變化范圍以及自動(dòng)跟蹤功能,以便操作人員能很直觀地了解當(dāng)前各個(gè)數(shù)據(jù)的變化情況。具體設(shè)計(jì)中主要針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)采集的10個(gè)模擬量做了相應(yīng)的實(shí)時(shí)趨勢(shì)表格,并使用下拉列表的形式使

10、得操作人員可以選擇想要跟蹤的變量,同時(shí)在表格中高亮度表示已被跟蹤的模擬量曲線。在制作歷史趨勢(shì)表格時(shí),設(shè)計(jì)人員只需把要記錄的數(shù)據(jù)標(biāo)簽定義成采集組,同時(shí)根據(jù)實(shí)際定義采集周期。另外根據(jù)采集周期和采集數(shù)據(jù)量定義歷史文件的長(zhǎng)度,在iFix 中提供了三種周期長(zhǎng)度:4、8、12h 。在具體的設(shè)計(jì)中不但為每個(gè)采集數(shù)據(jù)制作了相應(yīng)趨勢(shì)表格,同時(shí)通過(guò)編輯腳本實(shí)現(xiàn)12、6、1h ;30、15、5min 等不同時(shí)間段方便操作人員選擇。為了更加清楚地觀察數(shù)值設(shè)計(jì)了坐標(biāo)軸的縮放功能,操作員可以選擇垂直或水平方向縮小或放大,同時(shí)還設(shè)計(jì)了縮放比率。這樣一來(lái)不僅為操作人員和管理人員提供了方便,也為系統(tǒng)穩(wěn)定性分析提了可靠依據(jù)。4系

11、統(tǒng)報(bào)警一覽畫(huà)面隨著現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn),過(guò)程條件是不斷變化的。操作員需要監(jiān)控這些條件來(lái)確?，F(xiàn)場(chǎng)安全運(yùn)轉(zhuǎn),并且避免浪費(fèi)原料或損壞設(shè)備。iFix 提供報(bào)警系統(tǒng),在具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)了當(dāng)前報(bào)警和報(bào)警一覽畫(huà)面。為了使操作人員更加快捷地了解當(dāng)前報(bào)警情況,還專門在某些方面主界面的正文劃分出一個(gè)區(qū)域顯示報(bào)警。當(dāng)有報(bào)警產(chǎn)生時(shí),當(dāng)前報(bào)警使用小窗口自動(dòng)彈出并且報(bào)警點(diǎn)以醒目的顏色閃爍同時(shí)觸發(fā)報(bào)警器以便引起操作員的注意,及時(shí)處理防止造成不必要的事故和損失。對(duì)于已經(jīng)確認(rèn)的報(bào)警可以通過(guò)報(bào)警一覽查詢,另外還設(shè)計(jì)了報(bào)警打印功能,當(dāng)有報(bào)警產(chǎn)生時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)打印功能。報(bào)警打印文件進(jìn)行歸檔以便操作員查詢,同時(shí)報(bào)警文件可以提供廠級(jí)管理網(wǎng),為

12、提高工作管理水平,加強(qiáng)現(xiàn)代化管理提供技術(shù)支持。5報(bào)表功能報(bào)表是操作人員查詢當(dāng)前系統(tǒng)(下轉(zhuǎn)第60頁(yè)5焊接工作的遺漏一般來(lái)說(shuō),在保證設(shè)備運(yùn)輸?shù)那疤嵯?其焊接接頭的對(duì)接工作應(yīng)盡量在設(shè)備生產(chǎn)車間完成。因工作失誤或其它原因,引進(jìn)電站鍋爐,也有出現(xiàn)焊接接頭在生產(chǎn)車間漏焊的情況,這樣就增加了施工安裝單位的現(xiàn)場(chǎng)工作量。對(duì)于一些高壓合金管道焊口,由于要預(yù)熱和熱處理,厚壁焊層焊道多,完成一個(gè)焊口施工工作成本是較高的。引進(jìn)芬蘭的循環(huán)流化床鍋爐的-過(guò)熱器連通管道就有4個(gè)高壓厚壁合金管道漏焊。圖紙?jiān)O(shè)計(jì)在芬蘭生產(chǎn)車間完成組裝施焊工作,但運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)的連通管道并沒(méi)有施焊。經(jīng)與芬蘭現(xiàn)場(chǎng)代表交涉,由芬蘭方面委托安裝單位現(xiàn)場(chǎng)完成組焊

13、對(duì)接,作為額外工作,芬蘭供貨方另付勞務(wù)及其它相關(guān)費(fèi)用。6問(wèn)題的解決由于標(biāo)準(zhǔn)差異或設(shè)計(jì)、生產(chǎn)過(guò)程中的人為因素等,引進(jìn)國(guó)外的電站鍋爐也可能發(fā)生金屬材料及其焊接質(zhì)量問(wèn)題。為保證機(jī)組運(yùn)行安全和使用壽命,維護(hù)國(guó)家及企業(yè)利益,對(duì)于發(fā)生金屬材料質(zhì)量問(wèn)題的承壓部件應(yīng)采取報(bào)廢等其它措施,對(duì)于不能報(bào)廢的質(zhì)量問(wèn)題應(yīng)進(jìn)行索賠并重點(diǎn)監(jiān)督運(yùn)行。上述引進(jìn)芬蘭的內(nèi)江循環(huán)流化床鍋爐發(fā)生的材料事故中,僅 級(jí)過(guò)熱器進(jìn)口段管子由St45.8錯(cuò)用為St35.8一項(xiàng),就索賠10萬(wàn)美元(如表2、圖1所示。級(jí)過(guò)熱器進(jìn)口聯(lián)箱上的過(guò)熱器管座也由St45.8錯(cuò)用成St35.8,于是對(duì)級(jí)過(guò)熱器進(jìn)口聯(lián)箱進(jìn)行了報(bào)廢,由芬蘭方面委托中國(guó)東方鍋爐廠重新加工

14、一根級(jí)過(guò)熱器進(jìn)口聯(lián)箱。對(duì)未能更換的級(jí)過(guò)熱器低溫段管子和處理較困難的汽包未超標(biāo)缺陷,進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)督。(收稿日期:2005-09-25(上接第57頁(yè)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)的重要手段,在iFix軟件中可以方便地加入水晶報(bào)表控件或是使用微軟的Excel等工具按照廠方要求制作數(shù)據(jù)報(bào)表。制作報(bào)表的關(guān)鍵在于制表軟件與iFix實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行數(shù)據(jù)連接并在相應(yīng)表格中寫(xiě)入計(jì)算公式(原理如圖2所示,使對(duì)應(yīng)表格輸出的數(shù)據(jù)達(dá)到廠方預(yù)期要求,例如在廠方的要求下輸出某一個(gè)數(shù)據(jù)在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)的平均值、最大值以及最小值,這些都是通過(guò)嵌入在Excel工具中計(jì)算平均值公式以及最大、最小值計(jì)算機(jī)語(yǔ)言命令來(lái)實(shí)現(xiàn)的。圖2報(bào)表與數(shù)據(jù)庫(kù)連接原理同時(shí),在設(shè)計(jì)中也提供了報(bào)表手動(dòng)即時(shí)打印和自動(dòng)打印功能,報(bào)表打印為操作員及廠級(jí)管理員進(jìn)行參數(shù)歸檔和查詢提供方便。通過(guò)歷史數(shù)據(jù)的打印文件,可以對(duì)系統(tǒng)不同時(shí)期的運(yùn)行工況進(jìn)行比較、統(tǒng)計(jì)和分析。6設(shè)備管理應(yīng)廠方的要求,還對(duì)系統(tǒng)改選后的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備(主要為smar公司的TT302、DC302和IF302等的主要參數(shù)(包括編號(hào)、出廠日期、量程范圍等使用微軟工具Access建立了數(shù)據(jù)庫(kù),并且設(shè)計(jì)了以設(shè)備安