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iFIX与ModiconQuantum PLC在火电厂锅炉补给水控制中的应用
本文介绍的控制系统用研华工控机+MODICOM Quantum系列PLC+现场电磁阀的结构,工控机采用iFIX3.5组态软件整个系统采用开放的网络协议工业以太网技术。可靠的硬件系统和友好的人机接口实现了大型火电厂锅炉补给水的全程控制安徽宿州汇源热电公司4号135MW热电联产机组采用了该系统,实现了锅炉补给水的程序控制,大大提高了安全性,减少了运行人员的劳动强度,实现了无人或者少人值班。

  一、工业组态软件iFIX3.5和Modieon Quantum PLC介绍


  iFix是GE Fanuc自动化软件产品家族中的HMI/SCAOA最重要的组件,它是基于WindowsNTZ000平台上的功能强大全中文界面的组态软件,此外他还集中了主流PLC的驱动,i-FIX35集成了COM/OCOM,OPC,VBAACtiveX等先进的现代软件技术,使所有的应用程序都能无缝连接到一个系统中去,并且可以实现数据共享。Intellution Workspace包含两个全集成的环境组态环境和运行环境,还提供了开发和显示的画面,调度(scheduler)和vBA语言程序通过这些工具生成易于操作和友好的画面,在运行和组态之间可以很方便地进行切换和修改,同时保持实时报警和数据采集。


  施耐德公司的Modicon Quantum系列产品,是一个功能强大的控制器,能满足中高档性能的要求。本文CPU模板为 14OCPU53414A,CPU为32位处理器,内存为4MB,CPU采用双机热备(硬热备)、电源模块冗余、通讯模件冗余、I/O远程网冗余、主干网 IOOM以太网冗余。


  二、iFix及Quantum PLC在火电厂锅炉补给水控制中的应用


  1、系统总体简介


  本文的锅炉补给水处理系统为1台135MW机组辅助部分,系统为一级除盐加混床处理系统,其中一级除盐系统采用母管制,混床为母管制连接、一级除盐装置为2台阳床、2台除二氧化碳器和2台阴床,混床2台,并列运行。其工艺系统流程为:原水→清水箱→纤维过滤器→双室固定阳床→除碳器→双室固定阴床→混床→除盐水箱→主厂房。辅助设备包括泵与风机、酸碱部分、压缩空气系统及废水池。

2、控制系统的组成

  控制系统的组成如图1所示。



  上位监控机的硬件部分包括1个工程师站、1操作员站。软件包括:操作系统采用MI-crosott公司的Win-dowsZ000(SP4)、上位机SCAOA软件采用iFIX3.5,PLC组态软件采用CONCEPT2.6,上位机还作为网关计算机负责与厂级监控信息系统(SIS)的进行接口通讯.下位控制器:采用Modicon TSXQuan-tum大型PLC系统,CPU为14OCPU53414A32位处理器,内存4MB,CPU双机热备(硬热备)、电源模块冗余(140CP512400可冗余累加)、CPU双机热备用光纤用CHSl1000模块进行互相监视和切换。网络部分包括:I/O远程双电缆冗余网〔同轴电缆〕和上位机通讯采用100M工业以太网通讯。


  3、网络通信


  Quantum工业以太网有3种开放的通用的网络标准:Eth-ernet、TCP/IP和Modbus Plus。本文采用了两种类型的网络模块。一类是完成上位机通讯的工业以太网模块;另一类是完成一个主站系统下的各I/O分站之间通信的远程I/O模块。通过Quantum系列的 Modbus Plus接口将远程I/O网和PLC内的CPU相连,构成MB+网络,形成管理/基础的控制级。传输距离在1000m内,速率为 1.5Mbps,采用RG-6同轴电缆传输介质。


  上位机通讯采用工业以太网通讯,通过100M快速交换机组成双网冗余将所有的操作站和PLC控制站连接在一起,具有高速、可靠、冗余、恢复时间短等优点,交换机采用施耐德公司499NES17100的工业以太网交换机CEthernetSwitch510Base-T/100BASE端口 Ports用于以太网双绞线电缆)。

三、人机接口CHMI)的设计

  本文的人机接口(HMI)指人机接口设备包括操作员站、工程师站、打印机。本文采用两台人机接口站,一台作为运行人员的操作,其运行的iFix 软件狗是运行版,另外一台作为工程师站,除了操作员站的所有功能外,还可进行组态编辑画面,通过Conpcet修改下位机程序,历史数据查询,报表等功能,采用的软件狗是开发版。


  1、iFIX3.5系统配置


  在配置中启动SCADA,选择已建立的数据库,建立数据库SZ.PDB文件,在I/O驱动器中选择MBE,在报警中启用AlarmODBCService报警,本地节点的路径采用D:\DYNAM-ICS\LOCAL\FIX.SCU节点名是FIX。


  2、上位机和下位机的通讯的建立和数据交换


  I/O驱动是现场硬件(PLC)与SCADA/HMI数据库的软件接口,它为SCADA/HMI过程数据库、图形和历史库提供实时数据,可提供高性能的特有格式又可支持开放式标准(OPCIOLEforProcessControl),本文采用POWERTOOL驱动。在PLC中I/O点的约束:定义为6位地址,模拟量输入(AI)为3xxxxx,模拟量输出(AO)4xxxxx,开关量输入(DI)1xxxxx,开关量输出(DO)Oxxxxxo在iFIX数据库中采用与PLC相同的点地址进行通讯。


  3、系统画面的设计


  如图2所示在系统总貌图上可以监视到整个系统的运行情况,右边分别显示了个子系统的运行状态。在主画面中可以监视到整个系统的运行状况,并可以通过下面按钮方便切换。在主画面还可以进行系统全自动方式的运行。



  4、运行模式


  (1) 点操:在CR丁操作员站上对控制对象进行一一对应操作。
  (2) 步操:进行单一小步的操作,如高效过滤器的清洗等。
  (3) 半自动:自动完成一个子系统的自动控制,如阴树脂的再生等。
  (4) 全自动(系统一键启停):自动完成整个生产工艺的全过程。

5、趋势曲线

  通过在SCu配置好历史数据文件路径,在后台启动d:\Dynamics\hta.exe程序,定义好采集的历史数据的标签点,历史趋势的采集最小相位是1s。可以根据每个标签点的级别设置不同的采样相位的周期,对一些开关量的启动停止,可作为事故追忆的参考,采用1s,而对于一些模拟量的趋势选用lmin.历史数据以数据文件的形式存储,可通过“chart对象来显示曲线”。


  四、下位机编程


  Cconcept PLC编程软件包括所有的IEC1311-3标准的5种语言,SFCI梯形图LD,功能块FBD,指令表IL和结构化文本ST,五种语言之间可以混合编程。



  本文采用了SFC,梯形图LD,功能块FBD三种语言。对步序本文采用状态功能图(SFC),具有结构简单,编程方便,易于调试等优点。


  PLC上电进入初始状态引,用户根据运行需要切换开关进入程控S2或者步操S4.在程控S2下如果检测到异常情况(如阀门行程未到位,或者水的电导等指标不允许进行下一步)则跳出,如果没有异常情况继续下一步的操作S3。利用SFC编程,系统在运行中每次只有一个状态,所以在PLC循环周期内只运行一个指令,可以大大节省CPU的资源。


  程序运行中的问题有:①本系统采用的行程开关是磁接点式,经常出现开关不吸合的现象,导致程序无法进行下去。②由于在设计时,没有采用每台床对应一台Na+表,而只在出水母管上装了一台Na+表,所以出水的合格与否还靠运行人员进行手动化验。


  五、结束语


  该套系统投入运行以来,系统运行可靠,稳定,节省人员,原来该厂化水需要2人值班,现在只需要1人即可完成。

 
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