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)改造中的應用楊樹(華北電力大學,北京102206摘要:針對元寶山電廠化學水處理系統(tǒng)落后的控制系統(tǒng),使用具有良好開放性、安全性以及擴展性的iFix工業(yè)自動化軟件,將它應用于該控制系統(tǒng)的改造,并且改造后的化學水處理系統(tǒng)既能安全穩(wěn)定地運行,又具有生動直觀的畫面。關(guān)鍵詞:iFix;組態(tài)軟件;化學水處理系統(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at the outdated control system of chemical water treatment system in Y uan Baoshan P ower Plant,the industry auto2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文獻標識碼: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)得到了廣泛應用。但各個電廠存在著的普遍問題是,主設備的控制系統(tǒng)紛紛采用了具有20世紀90年代先進水平的分散控制,而外圍設備的控制系統(tǒng),如化學水處理系統(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,控制設備停留在20世紀80年代常規(guī)控制儀表的水平。由于主設備控制手段先進而外圍設備控制水平落后,造成外圍設備控制室需要過多的人力。顯然,改造外圍設備控制系統(tǒng),是提高機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。以元寶山電廠化學水處理系統(tǒng)的改造為實例,介紹iFix工控組態(tài)軟件在電廠外圍設備控制系統(tǒng)改造中的應用。元寶山電廠是東北的主力發(fā)電廠,現(xiàn)有裝機容量900MW,但是由于其化學水處理系統(tǒng)設備比較陳舊,周邊環(huán)境惡劣,導致現(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(北京自動化系進行化學水處理系統(tǒng)的改造。下面主要就iFix工控組態(tài)軟件在系統(tǒng)改造中的設計思想和方案進行介紹,并討論具體實現(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“進入過程的窗口”,并提供實時數(shù)據(jù)給操作員及軟件應用,由于具有很好的開放性、安全性以及擴展性,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),并傳達到需要的應用中等功能。人機交互H MI是iFix軟件的另一個重要組件,它具有強大的圖形編輯功能。iFix提供了強大的人機交互平臺,它以直觀的界面把所有的系統(tǒng)組件都集成在一個單獨的開發(fā)環(huán)境中,具有微軟界面風格。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。該人機交互平臺特有的動畫向?qū)?智能圖符生成向?qū)У葟姶蟮膱D形工具方便了系統(tǒng)開發(fā),標簽組編輯器大量節(jié)省系統(tǒng)開發(fā)時間,并且內(nèi)置了易學易用的VBA 這一計算機語言系統(tǒng),使得無論是控制系統(tǒng)的設計人員,還是應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)總體設計元寶山化學水處理整個控制系統(tǒng)不算太大,控制室上位機只需要從現(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”,目標就是要通過對系統(tǒng)設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?？刂婆_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 服務器中數(shù)據(jù)一一對應連接,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。因此在設計中,應廠方的要求將某些開關(guān)數(shù)字變量設置為可讀寫數(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)交互原理此外還設計了每個閥門、電機、開關(guān)小畫面作為主界面上相應圖標的鏈接,使得操作人員在點擊主界面上相應圖標以后不僅能夠直接看到各個閥門、電機以及開關(guān)的相關(guān)參數(shù)和當前狀態(tài),同時也能夠遠程操作現(xiàn)場相應

9、開關(guān)、閥門的啟停。此外,廠方還要求軟件實現(xiàn)現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的實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)的記錄是實現(xiàn)觀察趨勢反映生產(chǎn)指標變化趨勢、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)趨勢分為實時和歷史兩類,其中實時趨勢主要表現(xiàn)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)在當前時刻的瞬時值以及變化趨勢,制作數(shù)據(jù)實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前各個數(shù)據(jù)的變化情況。具體設計中主要針對現(xiàn)場采集的10個模擬量做了相應的實時趨勢表格,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,設計人員只需把要記錄的數(shù)據(jù)標簽定義成采集組,同時根據(jù)實際定義采集周期。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 。在具體的設計中不但為每個采集數(shù)據(jù)制作了相應趨勢表格,同時通過編輯腳本實現(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)值設計了坐標軸的縮放功能,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)場安全運轉(zhuǎn),并且避免浪費原料或損壞設備。iFix 提供報警系統(tǒng),在具體的系統(tǒng)設計中設計了當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。當有報警產(chǎn)生時,當前報警使用小窗口自動彈出并且報警點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)確認的報警可以通過報警一覽查詢,另外還設計了報警打印功能,當有報警產(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,在保證設備運輸?shù)那疤嵯?其焊接接頭的對接工作應盡量在設備生產(chǎn)車間完成。因工作失誤或其它原因,引進電站鍋爐,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。圖紙設計在芬蘭生產(chǎn)車間完成組裝施焊工作,但運抵現(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及其它相關(guān)費用。6問題的解決由于標準差異或設計、生產(chǎn)過程中的人為因素等,引進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。為保證機組運行安全和使用壽命,維護國家及企業(yè)利益,對于發(fā)生金屬材料質(zhì)量問題的承壓部件應采取報廢等其它措施,對于不能報廢的質(zhì)量問題應進行索賠并重點監(jiān)督運行。上述引進芬蘭的內(nèi)江循環(huán)流化床鍋爐發(fā)生的材料事故中,僅 級過熱器進口段管子由St45.8錯用為St35.8一項,就索賠10萬美元(如表2、圖1所示。級過熱器進口聯(lián)箱上的過熱器管座也由St45.8錯用成St35.8,于是對級過熱器進口聯(lián)箱進行了報廢,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缺陷,進行重點監(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實時數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)連接并在相應表格中寫入計算公式(原理如圖2所示,使對應表格輸出的數(shù)據(jù)達到廠方預期要求,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、最小值計算機語言命令來實現(xiàn)的。圖2報表與數(shù)據(jù)庫連接原理同時,在設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)不同時期的運行工況進行比較、統(tǒng)計和分析。6設備管理應廠方的要求,還對系統(tǒng)改選后的現(xiàn)場總線設備(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,并且設計了以設備安