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(華北電力大學(xué),北京102206摘要:針對元寶山電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)落后的控制系統(tǒng),使用具有良好開放性、安全性以及擴(kuò)展性的iFix工業(yè)自動化軟件,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,又具有生動直觀的畫面。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at the outdated control system of chemical water treatment system in Y uan Baoshan P ower Plant,the industry auto2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:TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼:B文章編號:1003-6954(200601-0056-02在中國的大型火力發(fā)電廠中,分散控制系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。但各個電廠存在著的普遍問題是,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、

4、競價上網(wǎng)”的環(huán)境中更具競爭性。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)場數(shù)據(jù)經(jīng)常無法從控制臺中讀出,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)問題。1iFix基本功能iFix軟件是美國Intellution公司于2000年推出的工業(yè)界第一套完全集成組件對象的

5、自動化軟件Intel2 lutionDynamics家族中的主要成員之一,可作為一個“進(jìn)入過程的窗口”,并提供實(shí)時數(shù)據(jù)給操作員及軟件應(yīng)用,由于具有很好的開放性、安全性以及擴(kuò)展性,成為了工業(yè)自動化領(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)場寫數(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、硬件來獲得數(shù)據(jù),而是通過一個I/O驅(qū)動器都可以兼容它們,這在現(xiàn)場應(yīng)用中顯得尤為重要。數(shù)據(jù)管理包括通過掃描、報警和控制程序從驅(qū)動程序映像列表中讀取數(shù)據(jù),對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,再將數(shù)據(jù)傳送到過程數(shù)據(jù)庫以及從內(nèi)部數(shù)據(jù)庫訪問函數(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,它以直觀的界面把所有的系統(tǒng)組件都集成在一個單獨(dú)的開發(fā)環(huán)境中,具有微軟界面風(fēng)格。無論是開發(fā)程序、安全組態(tài)、數(shù)據(jù)庫訪問,都可以在這一平臺中完成,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、不離開這一平臺。該人機(jī)交互平臺特有的動畫向?qū)?智能圖符生成向?qū)У葟?qiáng)大的圖形工具方便了系統(tǒng)開發(fā),標(biāo)簽組編輯器大量節(jié)省系統(tǒng)開發(fā)時間,并且內(nèi)置了易學(xué)易用的VBA 這一計算機(jī)語言系統(tǒng),使得無論是控制系統(tǒng)的設(shè)計人員,還是應(yīng)用人員都能很快上手。另外也可以在該平臺中直接嵌入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)計元寶山化學(xué)水處理整個控制系統(tǒng)不算太大,控制室上位機(jī)只需要從現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)包括10個模擬量和7個數(shù)字開關(guān)變量。但是“麻雀雖小,五臟俱全”,目標(biāo)就是要通過對系統(tǒng)設(shè)備和控制軟件的改造徹底解決控制臺對現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集間斷的問題。控制臺主界面除了要清晰直觀地反映出整個系統(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現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實(shí)時數(shù)值、各個開關(guān)的啟停情況以及現(xiàn)場報警情況。iFix 軟件同時也是一個OPC 的客戶端,所有數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)都與現(xiàn)場OPC 服務(wù)器中數(shù)據(jù)一一對應(yīng)連接,所以軟件不僅可以從現(xiàn)場讀出數(shù)據(jù),同樣也能夠向現(xiàn)場寫入數(shù)據(jù)(如圖1所示。因此在設(shè)計中,應(yīng)廠方的要求將某些開關(guān)數(shù)字變量設(shè)置為可讀寫數(shù)據(jù),這樣操作人員就能夠在控制界面中實(shí)施現(xiàn)場開關(guān)啟停的操作。 圖1iFix 與現(xiàn)場數(shù)據(jù)交互原理此外還設(shè)計了每個閥門、電機(jī)、開關(guān)小畫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閥門、電機(jī)以及開關(guān)的相關(guān)參數(shù)和當(dāng)前狀態(tài),同時也能夠遠(yuǎn)程操作現(xiàn)場相應(yīng)

9、開關(guān)、閥門的啟停。此外,廠方還要求軟件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的實(shí)時趨勢和歷史趨勢畫面、系統(tǒng)報警畫面、報表打印功能以及改造設(shè)備重要數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫查詢功能。3趨勢畫面系統(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),完成工藝過程參數(shù)的記錄是實(shí)現(xiàn)觀察趨勢反映生產(chǎn)指標(biāo)變化趨勢、生成各類生產(chǎn)報表的基礎(chǔ)工作。在iFix 中將系統(tǒng)數(shù)據(jù)趨勢分為實(shí)時和歷史兩類,其中實(shí)時趨勢主要表現(xiàn)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)在當(dāng)前時刻的瞬時值以及變化趨勢,制作數(shù)據(jù)實(shí)時趨勢表格主要在于數(shù)據(jù)的變化范圍以及自動跟蹤功能,以便操作人員能很直觀地了解當(dāng)前各個數(shù)據(jù)的變化情況。具體設(shè)計中主要針對現(xiàn)場采集的10個模擬量做了相應(yīng)的實(shí)時趨勢表格,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。在制作歷史趨勢表格時,設(shè)計人員只需把要記錄的數(shù)據(jù)標(biāo)簽定義成采集組,同時根據(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度,在iFix 中提供了三種周期長度:4、8、12h 。在具體的設(shè)計中不但為每個采集數(shù)據(jù)制作了相應(yīng)趨勢表格,同時通過編輯腳本實(shí)現(xiàn)12、6、1h ;30、15、5min 等不同時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,同時還設(shè)計了縮放比率。這樣一來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)報警一覽畫面隨著現(xiàn)場的運(yùn)轉(zhuǎn),過程條件是不斷變化的。操作員需要監(jiān)控這些條件來確?，F(xiàn)場安全運(yùn)轉(zhuǎn),并且避免浪費(fèi)原料或損壞設(shè)備。iFix 提供報警系統(tǒng),在具體的系統(tǒng)設(shè)計中設(shè)計了當(dāng)前報警和報警一覽畫面。為了使操作人員更加快捷地了解當(dāng)前報警情況,還專門在某些方面主界面的正文劃分出一個區(qū)域顯示報警。當(dāng)有報警產(chǎn)生時,當(dāng)前報警使用小窗口自動彈出并且報警點(diǎn)以醒目的顏色閃爍同時觸發(fā)報警器以便引起操作員的注意,及時處理防止造成不必要的事故和損失。對于已經(jīng)確認(rèn)的報警可以通過報警一覽查詢,另外還設(shè)計了報警打印功能,當(dāng)有報警產(chǎn)生時系統(tǒng)自動啟動打印功能。報警打印文件進(jìn)行歸檔以便操作員查詢,同時報警文件可以提供廠級管理網(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報表功能報表是操作人員查詢當(dāng)前系統(tǒng)(下轉(zhuǎn)第60頁5焊接工作的遺漏一般來說,在保證設(shè)備運(yùn)輸?shù)那疤嵯?其焊接接頭的對接工作應(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)場工作量。對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-過熱器連通管道就有4個高壓厚壁合金管道漏焊。圖紙設(shè)計在芬蘭生產(chǎn)車間完成組裝施焊工作,但運(yùn)抵現(xiàn)場的連通管道并沒有施焊。經(jīng)與芬蘭現(xiàn)場代表交涉,由芬蘭方面委托安裝單位現(xiàn)場完成組焊

13、對接,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問題的解決由于標(biāo)準(zhǔn)差異或設(shè)計、生產(chǎn)過程中的人為因素等,引進(jìn)國外的電站鍋爐也可能發(fā)生金屬材料及其焊接質(zhì)量問題。為保證機(jī)組運(yùn)行安全和使用壽命,維護(hù)國家及企業(yè)利益,對于發(fā)生金屬材料質(zhì)量問題的承壓部件應(yīng)采取報廢等其它措施,對于不能報廢的質(zhì)量問題應(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 級過熱器進(jìn)口段管子由St45.8錯用為St35.8一項(xiàng),就索賠10萬美元(如表2、圖1所示。級過熱器進(jìn)口聯(lián)箱上的過熱器管座也由St45.8錯用成St35.8,于是對級過熱器進(jìn)口聯(lián)箱進(jìn)行了報廢,由芬蘭方面委托中國東方鍋爐廠重新加工

14、一根級過熱器進(jìn)口聯(lián)箱。對未能更換的級過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)報表。制作報表的關(guān)鍵在于制表軟件與iFix實(shí)時數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)連接并在相應(yīng)表格中寫入計算公式(原理如圖2所示,使對應(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數(shù)據(jù)在某個時間段內(nèi)的平均值、最大值以及最小值,這些都是通過嵌入在Excel工具中計算平均值公式以及最大、最小值計算機(jī)語言命令來實(shí)現(xiàn)的。圖2報表與數(shù)據(jù)庫連接原理同時,在設(shè)計中也提供了報表手動即時打印和自動打印功能,報表打印為操作員及廠級管理員進(jìn)行參數(shù)歸檔和查詢提供方便。通過歷史數(shù)據(jù)的打印文件,可以對系統(tǒng)不同時期的運(yùn)行工況進(jìn)行比較、統(tǒng)計和分析。6設(shè)備管理應(yīng)廠方的要求,還對系統(tǒng)改選后的現(xiàn)場總線設(shè)備(主要為smar公司的TT302、DC302和IF302等的主要參數(shù)(包括編號、出廠日期、量程范圍等使用微軟工具Access建立了數(shù)據(jù)庫,并且設(shè)計了以設(shè)備安