FIX在周莊水廠-自動化監(jiān)控系統(tǒng)中的實踐

摘要：本文討論了FIX在供水行業(yè)中的具體應(yīng)用，重點討論了送水泵房監(jiān)控軟件編制的過程。 關(guān)鍵詞：FIX平臺 工藝流程 監(jiān)控系統(tǒng) 數(shù)據(jù)庫 開關(guān)量 模擬量 周莊水廠是河南許昌市西部最大的凈水廠，始建于1985年，當年投產(chǎn)，其供水量為4萬噸／日。1999年初，周莊水廠擴建工程動工，并于2000年底竣工投產(chǎn)，供水規(guī)模增至10萬噸／日。新廠擴建規(guī)劃設(shè)計時，決定采用美國Intellution公司的FIX工業(yè)自動化監(jiān)控軟件為開發(fā)平臺，建立“水廠自動化監(jiān)控管理系統(tǒng)”，解決多年來一直困繞的問題，經(jīng)過2年來的運行，系統(tǒng)基本 1、實現(xiàn)了對取水泵房工藝流程進行監(jiān)控，當設(shè)備運行出現(xiàn)故障、 參數(shù)越限、違規(guī)操作時，系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出報警信號并顯示故障位置； 2、實現(xiàn)了對加藥房工藝流程、設(shè)備運行狀況、氯泄露指示、藥池液位等進行監(jiān)控，當設(shè)備出現(xiàn)故障或某一參數(shù)異常，系統(tǒng)應(yīng)發(fā)出聲、光報警信號，顯示畫面、提示信息以及故障位置； 3、實現(xiàn)了對沉淀池、濾池、沖洗泵房的工藝流程以及排泥行車的運行狀況、排泥虹吸的形成和破壞等進行監(jiān)控，并顯示濾池的沖洗、過濾、申請、等待工作狀態(tài)和濾池累計工作時間； 4、實現(xiàn)了對送水泵房的機泵設(shè)備運行狀況、出廠壓力、清水池水位、出廠流量、電機電流以及閥門的運行狀態(tài)進行監(jiān)控。 為了解決以上問題，下位系統(tǒng)使用了OMRON Cl000 PLC完成現(xiàn)場監(jiān)測層、數(shù)據(jù)處理層的工作；上位系統(tǒng)采用FIX平臺進行管理。從FIX平臺使用上看，F(xiàn)IX平臺不但有效的解決了以上問題，還可以支持第三方應(yīng)用程序的運行，具有操作簡單、管理方便、安全性、維護性、可移植性、穩(wěn)定性強等特點，給現(xiàn)場操作者提供簡潔、豐富多彩的畫面顯示及設(shè)備狀態(tài)運行信息。鑒于文章篇幅有限，不能逐一探討，在這里只討論送水泵房監(jiān)控軟件的編程問題。 一、 送水泵房的工藝及控制流程 （1）送水泵房的工藝流程 送水泵房為“水廠自動化監(jiān)控管理系統(tǒng)”中的一個部分，最大供水量達10萬噸／日。主要設(shè)備有：5臺離心式560S—44/1870/49型送水泵，其中：1#一5#送水泵為定速泵，配用Y450—36/4/440型電機。每臺送水泵配一臺出水電動閥、一個吊水電磁閥；2臺立式潛水泵(排水用)；2臺真空泵(送水泵真空吊水用)。此外，設(shè)備還有12面高壓開關(guān)柜、16面低壓配電柜、1臺315kVA變壓器、1臺400KVA變壓器、3臺超生波流量計、1臺PH計、1臺余氯分析儀、6臺電容式水位計、3臺壓力計等。 離心式送水泵在清水池水位有效水深1.8米以上時，為自灌式；1.8米以下需進行真空吊水。水泵開停臺數(shù)，根據(jù)清水池的水位、服務(wù)壓力和流量的參數(shù)自動優(yōu)化組合，并把機泵的運行狀態(tài)及時的返回給上位機，給水廠級調(diào)度提供時實數(shù)據(jù)；排水泵根據(jù)集水坑水位、真空泵根據(jù)真空吊水要求由本車間操作人員自行確定開停泵。在電氣回路中，高、低壓開關(guān)柜倒閘均為人工操作，電量和儀表讀數(shù)需值班人員定時抄表記錄。 （2）送水泵房的控制流程 泵房內(nèi)的機泵控制，采用現(xiàn)場手動控制方式和一步化開停機程序控制，運行的機泵出 現(xiàn)故障時，備用機泵自動開啟。當開泵指令發(fā)出后，系統(tǒng)根據(jù)取水泵房的開機情況、清水池水位高低以及出廠水的壓力來決定是否啟動水泵，以上情況符合開機，則啟動電機，打開對應(yīng)出水閥門。水泵若未能按程序操作，則報警。水泵電機發(fā)生故障，自動關(guān)閉閥門，并發(fā)出故障信號，同時備用泵自行投入運行。接到關(guān)泵指令，先關(guān)閉對應(yīng)出水閥門，水泵再停止運轉(zhuǎn)。每次增開水泵時，以運行量計臺時少的泵投入運行，減少運行水泵時，則應(yīng)運行量計臺時多的泵退出運行。 二、送水泵房的監(jiān)控功能 通過對送水泵房業(yè)務(wù)需求和功能需求的分析，把送水泵房作為相對獨立的部分進行監(jiān)控，不但要能實現(xiàn)就地控制的各種功能，還要能實現(xiàn)手動控制、就地控制和遠程控制的相互切換，當系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，送水泵房仍能實現(xiàn)就地控制。 1、控制功能 在計控工作方式下，設(shè)備控制又分自動、聯(lián)控和單步三種方式，它們是向下兼容。具有自動控制方式的泵，在轉(zhuǎn)換開關(guān)處于計控位置時，便立即進入自動控制狀態(tài)。如排水泵根據(jù)集水坑水位、真空泵根據(jù)真空吊水要求自動進行開?？刂啤Ｋ退瞄_?？刂苿t需從鍵盤進行激活。另外，對兩路高壓進線可通過鍵盤進行倒閘控制操作。 2、監(jiān)測功能 不論設(shè)備處于哪種工作方式下，即使在手動方式下，系統(tǒng)具有對設(shè)備的狀態(tài)和參數(shù)實時監(jiān)測功能。監(jiān)測信號的設(shè)置是根據(jù)設(shè)備控制流程需要、保護設(shè)備安全需要、生產(chǎn)管理需要和提供設(shè)備故障查詢而選定的。 3、通信功能 送水泵房的四臺PLC作為水廠級監(jiān)控系統(tǒng)的遠程終端，在實際運行中，機組啟動時，下位機監(jiān)測啟動過程，對大量的啟動數(shù)據(jù)進行處理。發(fā)送中斷，告知上位機啟動的機組號，上位機接到信號后讀取啟動數(shù)據(jù)，繪制啟動曲線。正常運行后，上位機間隔15min讀取下位機中的數(shù)據(jù)。通過I／O驅(qū)動器軟件接口RS232—RS485與PLC通訊,獲取畫面顯示、報警查詢參數(shù)設(shè)置、定值修改等數(shù)據(jù)。 4、故障報警功能 （1）正常運行的水泵機組，當電機電流、電機溫度超限時，發(fā)出報警信號，并能夠按照停機程序停機。 （2）正常運行的水泵機組，當清水池水位低于下限時，發(fā)現(xiàn)報警信號，并能按照停機程序停機。 （3） 當供電電壓越限或掉電時，發(fā)出報警信號，提示值班人員。 三、監(jiān)控軟件的編制 1、編程環(huán)境 水廠級監(jiān)控系統(tǒng)是以Intellution FIX為開發(fā)平臺，采用可視化開發(fā)技術(shù)進行圖形界面的過程處理，實時顯示圖形，用戶界面清晰，在上位機和大型模擬屏上顯示整個工藝參數(shù)、工藝流程及設(shè)備狀態(tài)，操作人員可以清晰、直觀地監(jiān)視系統(tǒng)的運行狀況。各種操作均以按鈕、下拉菜單、列表框來實現(xiàn)，緊急情況下，能對泵房的水泵機組進行手動控制、就地控制和遠程控制控制。送水泵房的監(jiān)控軟件是在OMRON的SSS或CPT梯形圖軟件平臺上開發(fā)的，該平臺可以實時采集泵房內(nèi)所有的監(jiān)控信號，并生成所需的派生信號發(fā)送給上位機。 2、送水泵監(jiān)控軟件的編制 （1） 每臺送水定速泵共設(shè)有監(jiān)控信號參數(shù)24個，送水定速泵監(jiān)控邏輯如圖： 真空吊水形成信號 非 AND 開真空吊水電磁閥 開真空吊水電磁閥脈沖 泵運行狀態(tài) 非 AND AND 關(guān)閥 出水閥全關(guān)到位 非 關(guān)泵脈沖 真空的形成 AND AND 開泵 就地控制電源正常 出水閥門全關(guān) 控臺聯(lián)動狀態(tài) 泵停止狀態(tài) 泵非故障狀態(tài) 清水池水位狀態(tài) 開泵脈沖 出水閥門全開到位 AND 關(guān)閥 關(guān)閥脈沖 泵電流超過 42 A AND 報警并緊急停泵 延時8s 泵運行狀態(tài) AND 緊急停泵 緊急停泵脈沖 泵電機電源指示 AND AND 開泵 泵電機運行指示 泵計控指示 集水坑高水位 開泵脈沖 出水閥全關(guān) 非 泵運行狀態(tài) AND 發(fā)關(guān)出水閥 延時60s AND 再發(fā)關(guān)出水閥 延時60s AND 報警 停泵脈沖 出水閥全關(guān) AND OR 停泵 （2）排水泵、真空泵的監(jiān)控邏輯圖（略） 3、面向?qū)嶓w的監(jiān)控界面 送水泵房的監(jiān)控系統(tǒng)定義了監(jiān)控顯示畫面18幅，在定義中，首先定義了具有優(yōu)先級的多進程多任務(wù)的調(diào)度功能；并且著重注意了圖符、色彩的合理運用、動畫效果的點綴與主體詞漢化等，增加了人機界面的友好性。在操作畫面上設(shè)計了中文主菜單選擇畫面，通過該中文畫面可直接進入各操作畫面，操作簡單、方便。監(jiān)控顯示畫面具有豐富<