應用背景
化學水處理系統(tǒng)是火電廠的主要輔助系統(tǒng)之一，它與電廠生產過程密切相關，其正常運行是保證機組可靠、穩(wěn)定運行的重要條件，因此如何可靠、有效地對其進行監(jiān)控十分重要，這就要求監(jiān)控系統(tǒng)能及時準確地反映水質情況，近年來隨著電廠自動化程度的提高，通過現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、過程可視化及過程監(jiān)控功能，使得這一過程很容易的得以實現(xiàn)， Proficy HMI/SCADA - iFIX是GEIP智能設備軟件產品家族中的一個基于Windows的HMI/SCADA組件，提供了生產操作的過程可視化、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、控制生產過程，在此基礎上通過網(wǎng)絡連接和數(shù)據(jù)庫共享，可實現(xiàn)化學加藥系統(tǒng)水汽品質參數(shù)的全廠數(shù)據(jù)共享。
解決方案
一、加藥系統(tǒng)工藝簡介
化學自動加藥系統(tǒng)主要用于電廠給水、爐水、凝結水、閉式冷卻水及廢水的水質調節(jié)，是通過投加化學藥品（氨、聯(lián)氨、磷酸鹽等）到相應的管道中，通過一系列的化學反應，控制電廠用水的酸堿度、離子濃度等參數(shù)，達到控制水質，保護運行系統(tǒng)中的管路和設備的目的。典型的加藥裝置在電廠中應用如下圖：
化學自動加藥控制系統(tǒng)接收來自取樣系統(tǒng)的水質分析信號（通常是4~20mA DC的電流信號），并把該
信號送進加藥系統(tǒng)的控制儀表或PLC系統(tǒng)，經控制儀表或PLC進行數(shù)據(jù)整定和PID運算，輸出控制信號調節(jié)計量泵的沖程或轉速達到調節(jié)加藥量的目的，藥品加到補水母管中，經過一系列的化學反應達到調節(jié)水質的目的。水處理系統(tǒng)在加藥點后一定距離設取樣點，通過取樣裝置上分析儀表進行水質分析輸出取樣信號反饋到化學自動加藥控制系統(tǒng)，形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，以達到精確控制電廠用水水質的目的。在該系統(tǒng)中可編程控制器主要完成計量泵、攪拌器、電動閥等設備的監(jiān)控、連鎖保護、溶液箱的液位及運行參數(shù)的監(jiān)測，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)結構
本系統(tǒng)中分成三級網(wǎng)絡結構，由就地PLC和就地工作站以及交換機構成了車間級的局域網(wǎng)絡，PLC下位機主要負責加藥系統(tǒng)以及汽水取樣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及控制，由控機構成的就地工作站，在該工作站上運行Proficy HMI/SCADA - iFIX組態(tài)軟件,實現(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、自動順序控制、組態(tài)及遠程監(jiān)控操作，兩臺交換機及光電收發(fā)器構成的通訊接口部分，該部份負責提供化學加藥及汽水取樣控制系統(tǒng)與電廠輔網(wǎng)的通訊接口，通過該接口接入由各個車間的局域網(wǎng)構成的電廠輔網(wǎng)系統(tǒng)，最后由輔網(wǎng)與其它網(wǎng)絡系統(tǒng)構成整個電廠的廠級網(wǎng)絡，所有的網(wǎng)絡系統(tǒng)均采用雙網(wǎng)冗余熱備，所有網(wǎng)絡結構均采用100 TCP/IP協(xié)議冗余光纖以太星形網(wǎng)的網(wǎng)絡結構來完成。
系統(tǒng)的詳細配置參見下圖：
三、硬件配置
1. 就地工作站
為了滿足工藝過程的控制要求，就地工作站采用了工業(yè)控制計算機
2.PLC系統(tǒng)
（1）主站(兩個主站配置相同)
（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)軟件開發(fā)，通過數(shù)據(jù)庫驅動的配置，它可以直接讀寫PLC所有的變量，對采集到的實時數(shù)據(jù)進行監(jiān)控；它可以連續(xù)監(jiān)視設備，就設備任何故障的報警以文字、圖形、聲音等方式通知操作人員；它還可以將報警信息、登錄信息、交接班信息等寫入數(shù)據(jù)庫中，以備日后查詢，化學加藥監(jiān)控系統(tǒng)有如下功能：
（1） 工藝系統(tǒng)圖：該畫面通過編程實現(xiàn)動態(tài)模擬顯示化學加藥系統(tǒng)的藥品配制及投加過程。對整個生產過程中的計量泵、攪拌器等設備的手動、自動控制，并完成對加藥處理過程中的水汽參數(shù)的在線監(jiān)測功能，對生產過程中的反饋信息做出及時的分析處理，組態(tài)圖參見附圖。
（2） 系統(tǒng)登錄及操作權限：在控制系統(tǒng)的組態(tài)時，由于就地監(jiān)視器具有工程站和操作員站的功能，把用戶進行了分組，把所有的用戶分成兩組，即工程師組和操作員組，每個組下包含不同數(shù)量的用戶，每個用戶設置自己專用的密碼。工程師組和操作員組具有不同的使用權限，工程師組具有系統(tǒng)編程及組態(tài)，添加刪除操作員用戶，配置系統(tǒng)功能等權限。每個操作員操作系統(tǒng)時，首先要根據(jù)自己的用戶名和密碼進行登錄，由于電廠實行三班運轉的機制，每個操作員登錄后只有8小時的操作權限，超過8小時后自動注銷，防止忘記注銷引起的誤操作，操作員的權限只限于設備的運行操作，無權對系統(tǒng)組態(tài)及退出當前的運行系統(tǒng)。另外，在本工程中采用了兩級網(wǎng)絡控制，即就地車間網(wǎng)絡控制和輔網(wǎng)控制，輔網(wǎng)控制權限高于就地控制，當系統(tǒng)處于輔網(wǎng)控制狀態(tài)下，就地工作站只能監(jiān)視設備的運行狀態(tài)，而無權對設備進行操作。
（3） 報警記錄：實時地發(fā)出所有發(fā)生故障的參數(shù)的聲光報警，提醒值班人員采取相應的措施。在報警一覽表中可進行確認單個報警、刪除單個報警，確認所有報警、刪除所有報警的功能。本系統(tǒng)還根據(jù)不同的加藥系統(tǒng)劃分了不同的報警區(qū)域，當從某一畫面打開報警一覽表時，只顯示與本畫面有關的報警，實現(xiàn)方式：在配置模式下，雙擊報警一覽表中的報警匯總控件，在FILTER表單中設置過濾條件，即需查看的相應報警區(qū)，為了實現(xiàn)顯示報警的監(jiān)控流程圖畫面的功能，在添加數(shù)據(jù)點時，須在報警擴展字段中填寫相應的監(jiān)控畫面圖的圖形名稱，此功能才能實現(xiàn)。
（4） 實時、歷史曲線： 在系統(tǒng)的運行過程中，要實時或歷史查詢某些取樣系統(tǒng)的水質參數(shù)，觀測
加藥過程中的水質調節(jié)效果。在本工程中設置了數(shù)據(jù)趨勢圖，在該趨勢圖中可同時顯示多條歷史和實時曲線，每條曲線可以設置不同的顯示顏色進行區(qū)別。
（5） 報表打印：可以按用戶需要的時間段查詢取樣系統(tǒng)的水質參數(shù)，并進行分析比較。Proficy HMI/SCADA - iFIX中內嵌了VBA的腳本功能，使得實現(xiàn)系統(tǒng)報表變得十分簡單。本系統(tǒng)中使用ODBC和EXCEL相結合的方法，在Proficy HMI/SCADA - iFIX定期保存的數(shù)據(jù)標簽歷史庫中，根據(jù)用戶所定義的起始時間和時間間隔查詢所需的數(shù)據(jù)，然后把查詢到的數(shù)據(jù)寫到EXCEL的報表模版中，進行存儲或打印。
五、結束語
通過在實際工程中的應用，證明了該系統(tǒng)與電廠輔網(wǎng)系統(tǒng)有著良好的兼容性，提高了電廠水質控制的精度，減少了工作人員現(xiàn)場操作的工作量，取得了良好的經濟和社會效益。
鎮(zhèn)江華東電力設備制造廠
田龍江
