IFIX工控组态软件在电厂化水处理控制系统改造中的应用

1、iFix工控组态软件在电厂化水处理控制系统改造中的应用杨树(华北电力大学,北京102206摘要:针对元宝山电厂化学水处理系统落后的控制系统,使用具有良好开放性、安全性以及扩展性的iFix工业自动化软件,将它应用于该控制系统的改造,并且改造后的化学水处理系统既能安全稳定地运行,又具有生动直观的画面。关键词:iFix;组态软件;化学水处理系统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at the outdated control system of chemical water treatment system in Y uan Baoshan P ower Plant,the industry auto2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中图分类号:TP311文献标识码:B文章编号:1003-6954(200601-0056-02在中国的大型火力发电厂中,分散控制系统得到了广泛应用。但各个电厂存在着的普遍问题是,主设备的控制系统纷纷采用了具有20世纪90年代先进水平的分散控制,而外围设备的控制系统,如化学水处理系统、疑结水处理系统、除灰系统、吹灰系统和锅炉排污系统仍是分散就地控制,控制设备停留在20世纪80年代常规控制仪表的水平。由于主设备控制手段先进而外围设备控制水平落后,造成外围设备控制室需要过多的人力。显然,改造外围设备控制系统,是提高机组的控制水平和电厂减员增效的有效策略,将使电厂在“厂网分开、

4、竞价上网”的环境中更具竞争性。以元宝山电厂化学水处理系统的改造为实例,介绍iFix工控组态软件在电厂外围设备控制系统改造中的应用。元宝山电厂是东北的主力发电厂,现有装机容量900MW,但是由于其化学水处理系统设备比较陈旧,周边环境恶劣,导致现场数据经常无法从控制台中读出,这在很大程度上影响了生产安全和效率。因此元宝山电厂在2004年委托华北电力大学(北京自动化系进行化学水处理系统的改造。下面主要就iFix工控组态软件在系统改造中的设计思想和方案进行介绍,并讨论具体实现中的关键技术问题。1iFix基本功能iFix软件是美国Intellution公司于2000年推出的工业界第一套完全集成组件对象的

5、自动化软件Intel2 lutionDynamics家族中的主要成员之一,可作为一个“进入过程的窗口”,并提供实时数据给操作员及软件应用,由于具有很好的开放性、安全性以及扩展性,成为了工业自动化领域最流行的工控组态软件之一。为追求系统的稳定性及易扩展,iFix软件只支持Win2 dowsNT/2000操作系统。iFix软件是以SC ADA(数据采集及监控组件为核心。SC ADA的基本功能是数据采集和数据管理,保证数据的完整性,并且提供完整的分布式网络功能。数据采集就是从现场获取数据并将它们加工成可利用的形式。iFix也可以向现场写数据,这样就建立了控制软件所需的双向连接。iFix不需要用特别的

6、硬件来获得数据,而是通过一个I/O驱动器都可以兼容它们,这在现场应用中显得尤为重要。数据管理包括通过扫描、报警和控制程序从驱动程序映像列表中读取数据,对数据进行处理,再将数据传送到过程数据库以及从内部数据库访问函数、读取数据,并传达到需要的应用中等功能。人机交互H MI是iFix软件的另一个重要组件,它具有强大的图形编辑功能。iFix提供了强大的人机交互平台,它以直观的界面把所有的系统组件都集成在一个单独的开发环境中,具有微软界面风格。无论是开发程序、安全组态、数据库访问,都可以在这一平台中完成,甚至直接嵌入O LE应用程序,如微软的Excel工具等,也可以直接打Excel文档,并编辑该文档而

7、不离开这一平台。该人机交互平台特有的动画向导,智能图符生成向导等强大的图形工具方便了系统开发,标签组编辑器大量节省系统开发时间,并且内置了易学易用的VBA 这一计算机语言系统,使得无论是控制系统的设计人员,还是应用人员都能很快上手。另外也可以在该平台中直接嵌入ActiveX 控件,并把该控件作为系统的一部分。2系统总体设计元宝山化学水处理整个控制系统不算太大,控制室上位机只需要从现场采集的数据包括10个模拟量和7个数字开关变量。但是“麻雀虽小,五脏俱全”,目标就是要通过对系统设备和控制软件的改造彻底解决控制台对现场数据采集间断的问题。控制台主界面除了要清晰直观地反映出整个系统的工艺流程以外,还

8、要让操作人员一目了然地看到各个现场数据的实时数值、各个开关的启停情况以及现场报警情况。iFix 软件同时也是一个OPC 的客户端,所有数据库中的数据都与现场OPC 服务器中数据一一对应连接,所以软件不仅可以从现场读出数据,同样也能够向现场写入数据(如图1所示。因此在设计中,应厂方的要求将某些开关数字变量设置为可读写数据,这样操作人员就能够在控制界面中实施现场开关启停的操作。 图1iFix 与现场数据交互原理此外还设计了每个阀门、电机、开关小画面作为主界面上相应图标的链接,使得操作人员在点击主界面上相应图标以后不仅能够直接看到各个阀门、电机以及开关的相关参数和当前状态,同时也能够远程操作现场相应

9、开关、阀门的启停。此外,厂方还要求软件实现现场采集数据的实时趋势和历史趋势画面、系统报警画面、报表打印功能以及改造设备重要数据的数据库查询功能。3趋势画面系统数据的各类生产参数是后续管理和科研工作的重要依据,完成工艺过程参数的记录是实现观察趋势反映生产指标变化趋势、生成各类生产报表的基础工作。在iFix 中将系统数据趋势分为实时和历史两类,其中实时趋势主要表现了系统数据在当前时刻的瞬时值以及变化趋势,制作数据实时趋势表格主要在于数据的变化范围以及自动跟踪功能,以便操作人员能很直观地了解当前各个数据的变化情况。具体设计中主要针对现场采集的10个模拟量做了相应的实时趋势表格,并使用下拉列表的形式使

10、得操作人员可以选择想要跟踪的变量,同时在表格中高亮度表示已被跟踪的模拟量曲线。在制作历史趋势表格时,设计人员只需把要记录的数据标签定义成采集组,同时根据实际定义采集周期。另外根据采集周期和采集数据量定义历史文件的长度,在iFix 中提供了三种周期长度:4、8、12h 。在具体的设计中不但为每个采集数据制作了相应趋势表格,同时通过编辑脚本实现12、6、1h ;30、15、5min 等不同时间段方便操作人员选择。为了更加清楚地观察数值设计了坐标轴的缩放功能,操作员可以选择垂直或水平方向缩小或放大,同时还设计了缩放比率。这样一来不仅为操作人员和管理人员提供了方便,也为系统稳定性分析提了可靠依据。4系

11、统报警一览画面随着现场的运转,过程条件是不断变化的。操作员需要监控这些条件来确保现场安全运转,并且避免浪费原料或损坏设备。iFix 提供报警系统,在具体的系统设计中设计了当前报警和报警一览画面。为了使操作人员更加快捷地了解当前报警情况,还专门在某些方面主界面的正文划分出一个区域显示报警。当有报警产生时,当前报警使用小窗口自动弹出并且报警点以醒目的颜色闪烁同时触发报警器以便引起操作员的注意,及时处理防止造成不必要的事故和损失。对于已经确认的报警可以通过报警一览查询,另外还设计了报警打印功能,当有报警产生时系统自动启动打印功能。报警打印文件进行归档以便操作员查询,同时报警文件可以提供厂级管理网,为

12、提高工作管理水平,加强现代化管理提供技术支持。5报表功能报表是操作人员查询当前系统(下转第60页5焊接工作的遗漏一般来说,在保证设备运输的前提下,其焊接接头的对接工作应尽量在设备生产车间完成。因工作失误或其它原因,引进电站锅炉,也有出现焊接接头在生产车间漏焊的情况,这样就增加了施工安装单位的现场工作量。对于一些高压合金管道焊口,由于要预热和热处理,厚壁焊层焊道多,完成一个焊口施工工作成本是较高的。引进芬兰的循环流化床锅炉的-过热器连通管道就有4个高压厚壁合金管道漏焊。图纸设计在芬兰生产车间完成组装施焊工作,但运抵现场的连通管道并没有施焊。经与芬兰现场代表交涉,由芬兰方面委托安装单位现场完成组焊

13、对接,作为额外工作,芬兰供货方另付劳务及其它相关费用。6问题的解决由于标准差异或设计、生产过程中的人为因素等,引进国外的电站锅炉也可能发生金属材料及其焊接质量问题。为保证机组运行安全和使用寿命,维护国家及企业利益,对于发生金属材料质量问题的承压部件应采取报废等其它措施,对于不能报废的质量问题应进行索赔并重点监督运行。上述引进芬兰的内江循环流化床锅炉发生的材料事故中,仅 级过热器进口段管子由St45.8错用为St35.8一项,就索赔10万美元(如表2、图1所示。级过热器进口联箱上的过热器管座也由St45.8错用成St35.8,于是对级过热器进口联箱进行了报废,由芬兰方面委托中国东方锅炉厂重新加工

14、一根级过热器进口联箱。对未能更换的级过热器低温段管子和处理较困难的汽包未超标缺陷,进行重点监督。(收稿日期:2005-09-25(上接第57页数据和历史数据的重要手段,在iFix软件中可以方便地加入水晶报表控件或是使用微软的Excel等工具按照厂方要求制作数据报表。制作报表的关键在于制表软件与iFix实时数据库进行数据连接并在相应表格中写入计算公式(原理如图2所示,使对应表格输出的数据达到厂方预期要求,例如在厂方的要求下输出某一个数据在某个时间段内的平均值、最大值以及最小值,这些都是通过嵌入在Excel工具中计算平均值公式以及最大、最小值计算机语言命令来实现的。图2报表与数据库连接原理同时,在设计中也提供了报表手动即时打印和自动打印功能,报表打印为操作员及厂级管理员进行参数归档和查询提供方便。通过历史数据的打印文件,可以对系统不同时期的运行工况进行比较、统计和分析。6设备管理应厂方的要求,还对系统改选后的现场总线设备(主要为smar公司的TT302、DC302和IF302等的主要参数(包括编号、出厂日期、量程范围等使用微软工具Access建立了数据库,并且设计了以设备安