本文介紹的控制系統(tǒng)用研華工控機(jī)＋MODICOM Quantum系列PLC＋現(xiàn)場(chǎng)電磁閥的結(jié)構(gòu)，工控機(jī)采用iFIX3.5組態(tài)軟件整個(gè)系統(tǒng)采用開(kāi)放的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)。可靠的硬件系統(tǒng)和友好的人機(jī)接口實(shí)現(xiàn)了大型火電廠鍋爐補(bǔ)給水的全程控制安徽宿州匯源熱電公司4號(hào)135MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組采用了該系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了鍋爐補(bǔ)給水的程序控制，大大提高了安全性，減少了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了無(wú)人或者少人值班。
一、工業(yè)組態(tài)軟件iFIX3.5和Modieon Quantum PLC介紹
iFix是GE Fanuc自動(dòng)化軟件產(chǎn)品家族中的HMI／SCAOA最重要的組件，它是基于WINOOWsNTZ000平臺(tái)上的功能強(qiáng)大全中文界面的組態(tài)軟件，此外他還集中了主流PLC的驅(qū)動(dòng)，i-FIX35集成了COM/OCOM，OPC，VBAACtiveX等先進(jìn)的現(xiàn)代軟件技術(shù)，使所有的應(yīng)用程序都能無(wú)縫連接到一個(gè)系統(tǒng)中去，并且可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。Intellution Workspace包含兩個(gè)全集成的環(huán)境組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境，還提供了開(kāi)發(fā)和顯示的畫(huà)面，調(diào)度（scheduler）和vBA語(yǔ)言程序通過(guò)這些工具生成易于操作和友
好的畫(huà)面，在運(yùn)行和組態(tài)之間可以很方便地進(jìn)行切換和修改，同時(shí)保持實(shí)時(shí)報(bào)警和數(shù)據(jù)采集。
施耐德公司的Modicon Quantum系列產(chǎn)品，是一個(gè)功能強(qiáng)大的控制器，能滿(mǎn)足中高檔性能的要求。本文CPU模板為14OCPU53414A，CPU為32位處理器，內(nèi)存為4MB，CPU采用雙機(jī)熱備（硬熱備）、電源模塊冗余、通訊模件冗余、I/O遠(yuǎn)程網(wǎng)冗余、主干網(wǎng)IOOM以太網(wǎng)冗余。
二、iFix及Quantum PLC在火電廠鍋爐補(bǔ)給水控制中的應(yīng)用
1、系統(tǒng)總體簡(jiǎn)介
本文的鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)為1臺(tái)135MW機(jī)組輔助部分，系統(tǒng)為一級(jí)除鹽加混床處理系統(tǒng)，其中一級(jí)除鹽系統(tǒng)采用母管制，混床為母管制連接、一級(jí)除鹽裝置為2臺(tái)陽(yáng)床、2臺(tái)除二氧化碳器和2臺(tái)陰床，混床2臺(tái)，并列運(yùn)行。其工藝系統(tǒng)流程為：原水→清水箱→纖維過(guò)濾器→雙室固定陽(yáng)床→除碳器→雙室固定陰床→混床→除鹽水箱→主廠房。輔助設(shè)備包括泵與風(fēng)機(jī)、酸堿部分、壓縮空氣系統(tǒng)及廢水池。
2、控制系統(tǒng)的組成
控制系統(tǒng)的組成如圖1所示。
上位監(jiān)控機(jī)的硬件部分包括1個(gè)工程師站、1操作員站。軟件包括：操作系統(tǒng)采用MI－crosott公司的Win－dowsZ000（SP4）、上位機(jī)SCAOA軟件采用iFIX3.5，PLC組態(tài)軟件采用CONCEPT2.6，上位機(jī)還作為網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)與廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）的進(jìn)行接口通訊.下位控制器：采用Modicon TSXQuan－tum大型PLC系統(tǒng)，CPU為14OCPU53414A32位處理器，內(nèi)存4MB，CPU雙機(jī)熱備（硬熱備）、電源模塊冗余（140CP512400可冗余累加）、CPU雙機(jī)熱備用光纖用CHSl1000模塊進(jìn)行互相監(jiān)視和切換。網(wǎng)絡(luò)部分包括:I/O遠(yuǎn)程雙電纜冗余網(wǎng)〔同軸電纜〕和上位機(jī)通訊采用100M工業(yè)以太網(wǎng)通訊。
3、網(wǎng)絡(luò)通信
Quantum工業(yè)以太網(wǎng)有3種開(kāi)放的通用的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)：Eth-ernet、TCP/IP和Modbus Plus。本文采用了兩種類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)模塊。一類(lèi)是完成上位機(jī)通訊的工業(yè)以太網(wǎng)模塊；另一類(lèi)是完成一個(gè)主站系統(tǒng)下的各I/O分站之間通信的遠(yuǎn)程I/O模塊。通過(guò)Quantum系列的Modbus Plus接口將遠(yuǎn)程I/O網(wǎng)和PLC內(nèi)的CPU相連，構(gòu)成MB＋網(wǎng)絡(luò)，形成管理／基礎(chǔ)的控制級(jí)。傳輸距離在1000m內(nèi)，速率為1.5Mbps，采用RG-6同軸電纜傳輸介質(zhì)。
上位機(jī)通訊采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊，通過(guò)100M快速交換機(jī)組成雙網(wǎng)冗余將所有的操作站和PLC控制站連接在一起，具有高速、可靠、冗余、恢復(fù)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，交換機(jī)采用施耐德公司499NES17100的工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)CEthernetSwitch510Base-T/100BASE端口Ports用于以太網(wǎng)雙絞線電纜）。
三、人機(jī)接口CHMI)的設(shè)計(jì)
本文的人機(jī)接口(HMI)指人機(jī)接口設(shè)備包括操作員站、工程師站、打印機(jī)。本文采用兩臺(tái)人機(jī)接口站，一臺(tái)作為運(yùn)行人員的操作，其運(yùn)行的iFix軟件狗是運(yùn)行版，另外一臺(tái)作為工程師站，除了操作員站的所有功能外，還可進(jìn)行組態(tài)編輯畫(huà)面，通過(guò)Conpcet修改下位機(jī)程序，歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)，報(bào)表等功能，采用的軟件狗是開(kāi)發(fā)版。
1、iFIX3.5系統(tǒng)配置
在配置中啟動(dòng)SCADA，選擇已建立的數(shù)據(jù)庫(kù)，建立數(shù)據(jù)庫(kù)SZ.PDB文件，在I/O驅(qū)動(dòng)器中選擇MBE，在報(bào)警中啟用AlarmODBCService報(bào)警，本地節(jié)點(diǎn)的路徑采用D:DYNAM-ICSLOCALFIX.SCU節(jié)點(diǎn)名是FIX。的通訊的建立和數(shù)據(jù)交換
I/O驅(qū)動(dòng)是現(xiàn)場(chǎng)硬件（PLC）與SCADA/HMI數(shù)據(jù)庫(kù)的軟件接口，它為SCADA/HMI過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)、圖形和歷史庫(kù)提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，可提供高性能的特有格式又可支持開(kāi)放式標(biāo)準(zhǔn)（OPCIOLEforProcessControl），本文采用POWERTOOL驅(qū)動(dòng)。在PLC中I/O點(diǎn)的約束：定義為6位地址，模擬量輸入（AI）為3xxxxx，模擬量輸出（AO）4xxxxx，開(kāi)關(guān)量輸入（DI）1xxxxx，開(kāi)關(guān)量輸出（DO）Oxxxxxo在iFIX數(shù)據(jù)庫(kù)中采用與PLC相同的點(diǎn)地址進(jìn)行通訊。
3、系統(tǒng)畫(huà)面的設(shè)計(jì)
如圖2所示在系統(tǒng)總貌圖上可以監(jiān)視到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況，右邊分別顯示了個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。在主畫(huà)面中可以監(jiān)視到整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，并可以通過(guò)下面按鈕方便切換。在主畫(huà)面還可以進(jìn)行系統(tǒng)全自動(dòng)方式的運(yùn)行。
4、運(yùn)行模式
(1) 點(diǎn)操：在CR丁操作員站上對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行一一對(duì)應(yīng)操作。
(2) 步操：進(jìn)行單一小步的操作，如高效過(guò)濾器的清洗等。
(3) 半自動(dòng)：自動(dòng)完成一個(gè)子系統(tǒng)的自動(dòng)控制，如陰樹(shù)脂的再生等。
(4) 全自動(dòng)（系統(tǒng)一鍵啟停）：自動(dòng)
完成整個(gè)生產(chǎn)工藝的全過(guò)程。
5、趨勢(shì)曲線
通過(guò)在SCu配置好歷史數(shù)據(jù)文件路徑，在后臺(tái)啟動(dòng)d：Dynamicshta.exe程序，定義好采集的歷史數(shù)據(jù)的標(biāo)簽點(diǎn)，歷史趨勢(shì)的采集最小相位是1s。可以根據(jù)每個(gè)標(biāo)簽點(diǎn)的級(jí)別設(shè)置不同的采樣相位的周期，對(duì)一些開(kāi)關(guān)量的啟動(dòng)停止，可作為事故追憶的參考，采用1s，而對(duì)于一些模擬量的趨勢(shì)選用lmin.歷史數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)文件的形式存儲(chǔ)，可通過(guò)“chart對(duì)象來(lái)顯示曲線”。
四、下位機(jī)編程
Cconcept PLC編程軟件包括所有的IEC1311-3標(biāo)準(zhǔn)的5種語(yǔ)言，SFCI梯形圖LD，功能塊FBD，指令表IL和結(jié)構(gòu)化文本ST，五種語(yǔ)言之間可以混合編程。
本文采用了SFC，梯形圖LD，功能塊FBD三種語(yǔ)言。對(duì)步序本文采用狀態(tài)功能圖(SFC)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編程方便，易于調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。
PLC上電進(jìn)入初始狀態(tài)引，用戶(hù)根據(jù)運(yùn)行需要切換開(kāi)關(guān)進(jìn)入程控S2或者步操S4.在程控S2下如果檢測(cè)到異常情況（如閥門(mén)行程未到位，或者水的電導(dǎo)等指標(biāo)不允許進(jìn)行下一步）則跳出，如果沒(méi)有異常情況繼續(xù)下一步的操作S3。利用SFC編程，系統(tǒng)在運(yùn)行中每次只有一個(gè)狀態(tài)，所以在PLC循環(huán)周期內(nèi)只運(yùn)行一個(gè)指令，可以大大節(jié)省CPU的資源。
程序運(yùn)行中的問(wèn)題有：①本系統(tǒng)采用的行程開(kāi)關(guān)是磁接點(diǎn)式，經(jīng)常出現(xiàn)開(kāi)關(guān)不吸合的現(xiàn)象，導(dǎo)致程序無(wú)法進(jìn)行下去。②由于在設(shè)計(jì)時(shí)，沒(méi)有采用每臺(tái)床對(duì)應(yīng)一臺(tái)Na+表，而只在出水母管上裝了一臺(tái)Na+表，所以出水的合格與否還靠運(yùn)行人員進(jìn)行手動(dòng)化驗(yàn)。
五、結(jié)束語(yǔ)
該套系統(tǒng)投入運(yùn)行以來(lái)，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，穩(wěn)定，節(jié)省人員，原來(lái)該廠化水需要2人值班，現(xiàn)在只需要1人即可完成。
