黃國新　蔣新強　楊　淵（.浙江華能長興電廠，浙江　湖州　3300；.華北電力大學，河北　保定　07003）

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基于iFIX的儲煤筒倉惰化監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)

黃國新1蔣新強1楊淵2
（1.浙江華能長興電廠，浙江湖州313100；2.華北電力大學，河北保定071003）

摘要：隨著工業(yè)自動化的發(fā)展和人們對環(huán)保的重視，筒倉逐漸成為大部分電廠儲煤首選方式。本文設計開發(fā)了一個基于iFIX軟件的儲煤筒倉惰化監(jiān)控系統(tǒng)。上位機根據(jù)傳感器顯示現(xiàn)場狀態(tài)和報警等信息，并將控制信息反饋回可編程邏輯控制器，實現(xiàn)程序?qū)﹄妱忧蜷y、制氮系統(tǒng)、防爆門系統(tǒng)、布袋除塵器的控制。同時啟動iFIX的調(diào)度程序，上位機將料位高度、溫度、一氧化碳等信息和控制系統(tǒng)報警信息一并存儲，達到實現(xiàn)安全有效的監(jiān)控以及控制儲煤筒倉的目的。

關鍵詞：組態(tài)軟件；iFIX；筒倉惰化監(jiān)控；火電廠

0. 前言

隨著工業(yè)自動化的發(fā)展和人們對環(huán)保的重視，筒倉逐漸成為大部分電廠儲煤首選方式。筒倉儲煤不僅實現(xiàn)了電廠煤炭的大量存儲，而且還保障了電廠環(huán)境的清潔。然而近幾年，筒倉頻繁出現(xiàn)安全事故，輕者出現(xiàn)電廠燃煤告急和財產(chǎn)損失，重則出現(xiàn)電廠停機和人員傷亡。因此筒倉的安全至關重要，也關系到電廠安全運行和現(xiàn)場工作人員的人身安全。

圖1　iFIX數(shù)據(jù)顯示結構圖

本文設計開發(fā)了一個基于iFIX軟件的儲煤筒倉惰化監(jiān)控系統(tǒng)。通過現(xiàn)場溫度、氧氣、料位計、一氧化碳等傳感器設備自動獲取儲煤筒倉中煤的狀況，并傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)中，根據(jù)每個參數(shù)的工藝程序?qū)崿F(xiàn)相應的解決方案，再將現(xiàn)場信號和解決方案結果傳輸?shù)缴衔粰C，上位機根據(jù)這些信息顯示現(xiàn)場狀態(tài)和報警等信息，并將控制信息反饋回可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC），實現(xiàn)程序?qū)﹄妱忧蜷y、制氮系統(tǒng)、防爆門系統(tǒng)、布袋除塵器的控制。同時，啟動iFIX的調(diào)度程序，上位機將料位高度、溫度、一氧化碳等信息和控制系統(tǒng)報警信息一并存儲，達到實現(xiàn)安全有效的監(jiān)控以及控制儲煤筒倉目的。

1. 監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā)軟件

1.1iFIX組態(tài)軟件

組態(tài)（Configuration）含義是使用軟件工具對計算機及軟件的各種資源進行配置，達到讓計算機或軟件按照預先設置自動執(zhí)行特定任務、滿足使用者要求的目的。監(jiān)控組態(tài)軟件是面向監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集（SupervisoryControlandData Acquisition簡稱SCADA）的軟件平臺工具，具有豐富的設置項目，使用方式靈活，功能強大。監(jiān)控組態(tài)軟件最早出現(xiàn)時，HMI（HumanMachineInterface）或MMI（ManMachineInterface）是其主要內(nèi)涵，主要解決人機圖形界面問題。

GE的iFIX是IntellutionDynamics自動化軟件產(chǎn)品家族中的HMI/SCADA最重要的組件，它是基于WindowsNT/2000平臺上的功能強大的自動化監(jiān)視與控制的軟件解決方案，圖1是iFIX的圖形顯示結構圖。GEFanuc是OPC標準制定的公司成員之一，全面支持OPC標準。iFIX既可以作為OPC客戶端，讀取RSLinx的OPC服務器數(shù)據(jù)，也可以作為OPC服務器而發(fā)布數(shù)據(jù)。iFIX全面支持ODBCAPI接口，可直接將實時采集數(shù)據(jù)直接寫入SQLServer、Access等關系型數(shù)據(jù)庫中。

1.2PLC編程軟件

PLC采用的是Rockwell的RSLogix5000編程軟件。RSLogix系列軟件支持梯形圖語言編程，可以幫助用戶最大限度的發(fā)揮可編程序控制器的性能，節(jié)省工程項目開放時間并提高生產(chǎn)率。RSLogix系列軟件運行在Windows操作系統(tǒng)上，不同編程軟件支持不同的可編程邏輯控制器，RSLogix5000編程軟件支持Logix5000系列可編程控制器。該系列軟件提供了可靠的通訊能力，具有多種編程語言、強大的編程功能和卓越的診斷能力。

1.3SQLServer數(shù)據(jù)庫

MicrosoftSQLServer是一個關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，該數(shù)據(jù)庫基于服務器端的中型數(shù)據(jù)庫，擁有處理海量數(shù)據(jù)的效率，后臺的開發(fā)比較靈活，可擴展性等功能強大。數(shù)據(jù)庫引擎是SQLServer系統(tǒng)的核心服務，負責完成數(shù)據(jù)庫的存儲、處理和安全管理。

SQLServer采用的是SQL語言，SQL是英文StructuredQueryLanguage的縮寫，意思為結構化查詢語言，主要功能就是同各種數(shù)據(jù)庫建立聯(lián)系，進行溝通。按照ANSI（美國國家標準協(xié)會）的規(guī)定，SQL被作為關系型數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)的標準語言。

圖2實時報警預覽

2. 上位機監(jiān)控系統(tǒng)軟件開發(fā)

上位機通常是指工作人員可以直接向下位機發(fā)出操控命令并服務于控制者的電腦。上位機通常需要人機交互，故上位機常分布在控制室或是監(jiān)控中心。在本課題中，根據(jù)上位機的位置和工作人員的操作權限，將上位機分布在工程師站和遠程操作站，兩個站同時控制下位機，都具有監(jiān)控和部分操作的權利，工程師站則具有全部權限，通?？刂迫藛T只在遠程煤控室進行操作和控制。

圖3實時曲線和歷史曲線顯示界面

上位機組態(tài)畫面根據(jù)主要功能的不同分為監(jiān)控畫面組態(tài)、惰化畫面組態(tài)和輔助畫面組態(tài)等。在該項目中，監(jiān)控畫面主要是監(jiān)視48個筒倉各個變量的運行狀態(tài)、報警狀態(tài)和故障狀態(tài)，控制防爆門的打開和關閉，包括監(jiān)控系統(tǒng)主畫面、單倉監(jiān)控畫面、廊道氣體系統(tǒng)畫面和布袋除塵系統(tǒng)畫面。惰化畫面主要是監(jiān)控惰性氮氣的產(chǎn)生、儲存和釋放的過程，包括惰化保護系統(tǒng)畫面和惰化制氮系統(tǒng)畫面。輔助畫面包括參數(shù)設置畫面、儲煤參數(shù)配置系統(tǒng)畫面、實時報警預覽畫面、歷史報警畫面、歷史報表畫面和曲線顯示畫面。

報警的查詢分為實時報警查詢和歷史報警查詢，他們都是對報警數(shù)據(jù)進行分類查詢，報警數(shù)據(jù)的分類可以是對報警標簽名稱或是設置報警區(qū)域等進行分類。該項目是通過設置報警區(qū)域名稱進行分類，該分類優(yōu)點是可以任意分配報警，還可以交差分配區(qū)域，操作快捷，查詢方便。

圖4本地與遠程機架

實時報警為當前系統(tǒng)實時產(chǎn)生的報警，采用iFIX自帶的報警一覽控件，在過程數(shù)據(jù)庫中設置報警區(qū)域后，直接設置報警一覽過濾的報警區(qū)域，可方便地查詢各個區(qū)域報警，如圖2所示。

實時曲線可以實時顯示變量的變化趨勢，歷史曲線可以查詢變量以前的歷史趨勢，在該工程中采用較簡便的曲線控件來實現(xiàn)趨勢查詢。本課題中將實時曲線和歷史曲線合并到一個顯示界面，歷史曲線的手動創(chuàng)建和VBA腳本創(chuàng)建的方式和實時曲線相同，兩者的數(shù)據(jù)服務器不一樣。實時曲線和歷史曲線的界面顯示如圖3所示。

3. 下位機控制程序設計開發(fā)

下位機是指直接控制現(xiàn)場設備并獲取設備狀態(tài)的被控制計算機。在控制器中，不同類型的控制器的處理能力和編程語言有所不同。ControlLogix型的PLC控制器可用的編程語言有梯形圖、結構化文本、功能塊、順序功能圖（SFC），控制器可用多種語言進行編程，所以在工程中可以混合使用編程語言。在本項目中，選用的主要是梯形圖。本項目中有2個本地7槽位機架安裝有兩臺冗余的ControlLogix系列的1756-L73控制器和7個遠程13槽位的I/O機架，如圖4所示。本地機架通過冗余通信連接遠程機架，實現(xiàn)對筒倉儲煤進行監(jiān)控和惰化保護。

子程序（子例程）按照整個筒倉監(jiān)控及惰化保護系統(tǒng)的功能和程序的需要分成了十一部分，包含：防爆門例程、鎖充換電動球閥例程、筒倉氣體報警和故障例程、故障統(tǒng)計例程、廊道報警例程、惰化系統(tǒng)主例程、惰化系統(tǒng)子例程、布袋除塵例程、參數(shù)配置例程、輸入例程、輸出例程。子程序可以實現(xiàn)對所有自定義添加模塊指令進行調(diào)用，但子程序不會單獨運行，需要得到主例程程序的調(diào)用。

結論

本文主要針對華能長興電廠“上大壓小”工程的方倉綜合安全監(jiān)測、惰化保護系統(tǒng)項目，電廠新建2臺660MW超臨界燃煤發(fā)電機組，通過48個筒倉儲煤來保障電廠用煤量，本文結合現(xiàn)場情況進行研究分析，研發(fā)一套完整的筒倉惰化監(jiān)控系統(tǒng)以保障現(xiàn)場儲煤安全有效地進行。采用Rockwell的PLC作為下位機，控制器和機架電源等都采用冗余配置，在程序中依照設備的工藝程序設計和報警配置，并在控制器中根據(jù)系統(tǒng)功能采用分塊編程和自定義模塊編程，實現(xiàn)手動和自動控制兩種控制模式，完成下位機控制器對現(xiàn)場設備進行監(jiān)測與控制。采用iFIX作為上位機監(jiān)控軟件，依照友好和人性化的人機界面設計，完成上位機監(jiān)控惰化系統(tǒng)的主要功能和輔助功能的設計，主要功能有制氮系統(tǒng)的控制、各種傳感器信號的監(jiān)測、球閥的控制、防爆門的控制、布袋除塵器的控制等，輔助功能有實時報警監(jiān)測、歷史報警的查詢、歷史數(shù)據(jù)的報表、實時曲線、歷史曲線等目前為止，所研發(fā)的控制系統(tǒng)在電廠現(xiàn)場運行良好。

參考文獻

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中圖分類號：TP274

文獻標識碼：A