應(yīng)用背景
化學(xué)水處理系統(tǒng)是火電廠的主要輔助系統(tǒng)之一，它與電廠生產(chǎn)過(guò)程密切相關(guān)，其正常運(yùn)行是保證機(jī)組可靠、穩(wěn)定運(yùn)行的重要條件，因此如何可靠、有效地對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控十分重要，這就要求監(jiān)控系統(tǒng)能及時(shí)準(zhǔn)確地反映水質(zhì)情況，近年來(lái)隨著電廠自動(dòng)化程度的提高，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、過(guò)程可視化及過(guò)程監(jiān)控功能，使得這一過(guò)程很容易的得以實(shí)現(xiàn)， Proficy HMI/SCADA - iFIX是GEIP智能設(shè)備軟件產(chǎn)品家族中的一個(gè)基于Windows的HMI/SCADA組件，提供了生產(chǎn)操作的過(guò)程可視化、數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)監(jiān)控。Proficy HMI/SCADA - iFIX可以精確地監(jiān)視、控制生產(chǎn)過(guò)程，在此基礎(chǔ)上通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接和數(shù)據(jù)庫(kù)共享，可實(shí)現(xiàn)化學(xué)加藥系統(tǒng)水汽品質(zhì)參數(shù)的全廠數(shù)據(jù)共享。
解決方案
一、加藥系統(tǒng)工藝簡(jiǎn)介
化學(xué)自動(dòng)加藥系統(tǒng)主要用于電廠給水、爐水、凝結(jié)水、閉式冷卻水及廢水的水質(zhì)調(diào)節(jié)，是通過(guò)投加化學(xué)藥品（氨、聯(lián)氨、磷酸鹽等）到相應(yīng)的管道中，通過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)，控制電廠用水的酸堿度、離子濃度等參數(shù)，達(dá)到控制水質(zhì)，保護(hù)運(yùn)行系統(tǒng)中的管路和設(shè)備的目的。典型的加藥裝置在電廠中應(yīng)用如下圖：
化學(xué)自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)接收來(lái)自取樣系統(tǒng)的水質(zhì)分析信號(hào)（通常是4~20mA DC的電流信號(hào)），并把該
信號(hào)送進(jìn)加藥系統(tǒng)的控制儀表或PLC系統(tǒng)，經(jīng)控制儀表或PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)整定和PID運(yùn)算，輸出控制信號(hào)調(diào)節(jié)計(jì)量泵的沖程或轉(zhuǎn)速達(dá)到調(diào)節(jié)加藥量的目的，藥品加到補(bǔ)水母管中，經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)達(dá)到調(diào)節(jié)水質(zhì)的目的。水處理系統(tǒng)在加藥點(diǎn)后一定距離設(shè)取樣點(diǎn)，通過(guò)取樣裝置上分析儀表進(jìn)行水質(zhì)分析輸出取樣信號(hào)反饋到化學(xué)自動(dòng)加藥控制系統(tǒng)，形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，以達(dá)到精確控制電廠用水水質(zhì)的目的。在該系統(tǒng)中可編程控制器主要完成計(jì)量泵、攪拌器、電動(dòng)閥等設(shè)備的監(jiān)控、連鎖保護(hù)、溶液箱的液位及運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)測(cè)，以及取樣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、分析、處理功能。
二、控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
本系統(tǒng)中分成三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由就地PLC和就地工作站以及交換機(jī)構(gòu)成了車(chē)間級(jí)的局域網(wǎng)絡(luò)，PLC下位機(jī)主要負(fù)責(zé)加藥系統(tǒng)以及汽水取樣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及控制，由控機(jī)構(gòu)成的就地工作站，在該工作站上運(yùn)行Proficy HMI/SCADA - iFIX組態(tài)軟件,實(shí)現(xiàn)加藥系統(tǒng)及汽水取樣系統(tǒng)集中監(jiān)視、管理、模擬量控制、自動(dòng)順序控制、組態(tài)及遠(yuǎn)程監(jiān)控操作，兩臺(tái)交換機(jī)及光電收發(fā)器構(gòu)成的通訊接口部分，該部份負(fù)責(zé)提供化學(xué)加藥及汽水取樣控制系統(tǒng)與電廠輔網(wǎng)的通訊接口，通過(guò)該接口接入由各個(gè)車(chē)間的局域網(wǎng)構(gòu)成的電廠輔網(wǎng)系統(tǒng)，最后由輔網(wǎng)與其它網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)成整個(gè)電廠的廠級(jí)網(wǎng)絡(luò)，所有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)均采用雙網(wǎng)冗余熱備，所有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)均采用100 TCP/IP協(xié)議冗余光纖以太星形網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)完成。
系統(tǒng)的詳細(xì)配置參見(jiàn)下圖：
三、硬件配置
1. 就地工作站
為了滿足工藝過(guò)程的控制要求，就地工作站采用了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)
2.PLC系統(tǒng)
（1）主站(兩個(gè)主站配置相同)
（2）RIO從站2
（3）RIO從站3
四、軟件組態(tài)
就地工作站的監(jiān)控軟件采用Proficy HMI/SCADA - iFIX組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)，通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)驅(qū)動(dòng)的配置，它可以直接讀寫(xiě)PLC所有的變量，對(duì)采集到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控；它可以連續(xù)監(jiān)視設(shè)備，就設(shè)備任何故障的報(bào)警以文字、圖形、聲音等方式通知操作人員；它還可以將報(bào)警信息、登錄信息、交接班信息等寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)中，以備日后查詢(xún)，化學(xué)加藥監(jiān)控系統(tǒng)有如下功能：
（1） 工藝系統(tǒng)圖：該畫(huà)面通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)模擬顯示化學(xué)加藥系統(tǒng)的藥品配制及投加過(guò)程。對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的計(jì)量泵、攪拌器等設(shè)備的手動(dòng)、自動(dòng)控制，并完成對(duì)加藥處理過(guò)程中的水汽參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)功能，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的反饋信息做出及時(shí)的分析處理，組態(tài)圖參見(jiàn)附圖。
（2） 系統(tǒng)登錄及操作權(quán)限：在控制系統(tǒng)的組態(tài)時(shí)，由于就地監(jiān)視器具有工程站和操作員站的功能，把用戶(hù)進(jìn)行了分組，把所有的用戶(hù)分成兩組，即工程師組和操作員組，每個(gè)組下包含不同數(shù)量的用戶(hù)，每個(gè)用戶(hù)設(shè)置自己專(zhuān)用的密碼。工程師組和操作員組具有不同的使用權(quán)限，工程師組具有系統(tǒng)編程及組態(tài)，添加刪除操作員用戶(hù)，配置系統(tǒng)功能等權(quán)限。每個(gè)操作員操作系統(tǒng)時(shí)，首先要根據(jù)自己的用戶(hù)名和密碼進(jìn)行登錄，由于電廠實(shí)行三班運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)制，每個(gè)操作員登錄后只有8小時(shí)的操作權(quán)限，超過(guò)8小時(shí)后自動(dòng)注銷(xiāo)，防止忘記注銷(xiāo)引起的誤操作，操作員的權(quán)限只限于設(shè)備的運(yùn)行操作，無(wú)權(quán)對(duì)系統(tǒng)組態(tài)及退出當(dāng)前的運(yùn)行系統(tǒng)。另外，在本工程中采用了兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)控制，即就地車(chē)間網(wǎng)絡(luò)控制和輔網(wǎng)控制，輔網(wǎng)控制權(quán)限高于就地控制，當(dāng)系統(tǒng)處于輔網(wǎng)控制狀態(tài)下，就地工作站只能監(jiān)視設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，而無(wú)權(quán)對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。
（3） 報(bào)警記錄：實(shí)時(shí)地發(fā)出所有發(fā)生故障的參數(shù)的聲光報(bào)警，提醒值班人員采取相應(yīng)的措施。在報(bào)警一覽表中可進(jìn)行確認(rèn)單個(gè)報(bào)警、刪除單個(gè)報(bào)警，確認(rèn)所有報(bào)警、刪除所有報(bào)警的功能。本系統(tǒng)還根據(jù)不同的加藥系統(tǒng)劃分了不同的報(bào)警區(qū)域，當(dāng)從某一畫(huà)面打開(kāi)報(bào)警一覽表時(shí)，只顯示與本畫(huà)面有關(guān)的報(bào)警，實(shí)現(xiàn)方式：在配置模式下，雙擊報(bào)警一覽表中的報(bào)警匯總控件，在FILTER表單中設(shè)置過(guò)濾條件，即需查看的相應(yīng)報(bào)警區(qū)，為了實(shí)現(xiàn)顯示報(bào)警的監(jiān)控流程圖畫(huà)面的功能，在添加數(shù)據(jù)點(diǎn)時(shí)，須在報(bào)警擴(kuò)展字段中填寫(xiě)相應(yīng)的監(jiān)控畫(huà)面圖的圖形名稱(chēng)，此功能才能實(shí)現(xiàn)。
（4） 實(shí)時(shí)、歷史曲線： 在系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，要實(shí)時(shí)或歷史查詢(xún)某些取樣系統(tǒng)的水質(zhì)參數(shù)，觀測(cè)
加藥過(guò)程中的水質(zhì)調(diào)節(jié)效果。在本工程中設(shè)置了數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖，在該趨勢(shì)圖中可同時(shí)顯示多條歷史和實(shí)時(shí)曲線，每條曲線可以設(shè)置不同的顯示顏色進(jìn)行區(qū)別。
（5） 報(bào)表打印：可以按用戶(hù)需要的時(shí)間段查詢(xún)?nèi)酉到y(tǒng)的水質(zhì)參數(shù)，并進(jìn)行分析比較。Proficy HMI/SCADA - iFIX中內(nèi)嵌了VBA的腳本功能，使得實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)報(bào)表變得十分簡(jiǎn)單。本系統(tǒng)中使用ODBC和EXCEL相結(jié)合的方法，在Proficy HMI/SCADA - iFIX定期保存的數(shù)據(jù)標(biāo)簽歷史庫(kù)中，根據(jù)用戶(hù)所定義的起始時(shí)間和時(shí)間間隔查詢(xún)所需的數(shù)據(jù)，然后把查詢(xún)到的數(shù)據(jù)寫(xiě)到EXCEL的報(bào)表模版中，進(jìn)行存儲(chǔ)或打印。
五、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)在實(shí)際工程中的應(yīng)用，證明了該系統(tǒng)與電廠輔網(wǎng)系統(tǒng)有著良好的兼容性，提高了電廠水質(zhì)控制的精度，減少了工作人員現(xiàn)場(chǎng)操作的工作量，取得了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
鎮(zhèn)江華東電力設(shè)備制造廠
田龍江
