本文介紹的控制系統(tǒng)用研華工控機(jī)＋MODICOM Quantum系列PLC＋現(xiàn)場電磁閥的結(jié)構(gòu)，工控機(jī)采用iFIX3.5組態(tài)軟件整個系統(tǒng)采用開放的網(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)接口實現(xiàn)了大型火電廠鍋爐補給水的全程控制安徽宿州匯源熱電公司4號135MW熱電聯(lián)產(chǎn)機(jī)組采用了該系統(tǒng)，實現(xiàn)了鍋爐補給水的程序控制，大大提高了安全性，減少了運行人員的勞動強度，實現(xiàn)了無人或者少人值班。
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平臺上的功能強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，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)用程序都能無縫連接到一個系統(tǒng)中去，并且可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。Intellution Workspace包含兩個全集成的環(huán)境組態(tài)環(huán)境和運行環(huán)境，還提供了開發(fā)和顯示的畫面，調(diào)度（scheduler）和vBA語言程序通過這些工具生成易于操作和友
好的畫面，在運行和組態(tài)之間可以很方便地進(jìn)行切換和修改，同時保持實時報警和數(shù)據(jù)采集。
施耐德公司的Modicon Quantum系列產(chǎn)品，是一個功能強大的控制器，能滿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在火電廠鍋爐補給水控制中的應(yīng)用
1、系統(tǒng)總體簡介
本文的鍋爐補給水處理系統(tǒng)為1臺135MW機(jī)組輔助部分，系統(tǒng)為一級除鹽加混床處理系統(tǒng)，其中一級除鹽系統(tǒng)采用母管制，混床為母管制連接、一級除鹽裝置為2臺陽床、2臺除二氧化碳器和2臺陰床，混床2臺，并列運行。其工藝系統(tǒng)流程為：原水→清水箱→纖維過濾器→雙室固定陽床→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)計算機(jī)負(fù)責(zé)與廠級監(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。本文采用了兩種類型的網(wǎng)絡(luò)模塊。一類是完成上位機(jī)通訊的工業(yè)以太網(wǎng)模塊；另一類是完成一個主站系統(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。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)時間短等優(yōu)點，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
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)。本文采用兩臺人機(jī)接口站，一臺作為運行人員的操作，其運行的iFix軟件狗是運行版，另外一臺作為工程師站，除了操作員站的所有功能外，還可進(jìn)行組態(tài)編輯畫面，通過Conpcet修改下位機(jī)程序，歷史數(shù)據(jù)查詢，報表等功能，采用的軟件狗是開發(fā)版。
1、iFIX3.5系統(tǒng)配置
在配置中啟動SCADA，選擇已建立的數(shù)據(jù)庫，建立數(shù)據(jù)庫SZ.PDB文件，在I/O驅(qū)動器中選擇MBE，在報警中啟用AlarmODBCService報警，本地節(jié)點的路徑采用D:DYNAM-ICSLOCALFIX.SCU節(jié)點名是FIX。的通訊的建立和數(shù)據(jù)交換
I/O驅(qū)動是現(xiàn)場硬件（PLC）與SCADA/HMI數(shù)據(jù)庫的軟件接口，它為SCADA/HMI過程數(shù)據(jù)庫、圖形和歷史庫提供實時數(shù)據(jù)，可提供高性能的特有格式又可支持開放式標(biāo)準(zhǔn)（OPCIOLEforProcessControl），本文采用POWERTOOL驅(qū)動。在PLC中I/O點的約束：定義為6位地址，模擬量輸入（AI）為3xxxxx，模擬量輸出（AO）4xxxxx，開關(guān)量輸入（DI）1xxxxx，開關(guān)量輸出（DO）Oxxxxxo在iFIX數(shù)據(jù)庫中采用與PLC相同的點地址進(jìn)行通訊。
3、系統(tǒng)畫面的設(shè)計
如圖2所示在系統(tǒng)總貌圖上可以監(jiān)視到整個系統(tǒng)的運行情況，右邊分別顯示了個子系統(tǒng)的運行狀態(tài)。在主畫面中可以監(jiān)視到整個系統(tǒng)的運行狀況，并可以通過下面按鈕方便切換。在主畫面還可以進(jìn)行系統(tǒng)全自動方式的運行。
4、運行模式
(1) 點操：在CR丁操作員站上對控制對象進(jìn)行一一對應(yīng)操作。
(2) 步操：進(jìn)行單一小步的操作，如高效過濾器的清洗等。
(3) 半自動：自動完成一個子系統(tǒng)的自動控制，如陰樹脂的再生等。
(4) 全自動（系統(tǒng)一鍵啟停）：自動
完成整個生產(chǎn)工藝的全過程。
5、趨勢曲線
通過在SCu配置好歷史數(shù)據(jù)文件路徑，在后臺啟動d：Dynamicshta.exe程序，定義好采集的歷史數(shù)據(jù)的標(biāo)簽點，歷史趨勢的采集最小相位是1s。可以根據(jù)每個標(biāo)簽點的級別設(shè)置不同的采樣相位的周期，對一些開關(guān)量的啟動停止，可作為事故追憶的參考，采用1s，而對于一些模擬量的趨勢選用lmin.歷史數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)文件的形式存儲，可通過“chart對象來顯示曲線”。
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三種語言。對步序本文采用狀態(tài)功能圖(SFC)，具有結(jié)構(gòu)簡單，編程方便，易于調(diào)試等優(yōu)點。
PLC上電進(jìn)入初始狀態(tài)引，用戶根據(jù)運行需要切換開關(guān)進(jìn)入程控S2或者步操S4.在程控S2下如果檢測到異常情況（如閥門行程未到位，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)在運行中每次只有一個狀態(tài)，所以在PLC循環(huán)周期內(nèi)只運行一個指令，可以大大節(jié)省CPU的資源。
程序運行中的問題有：①本系統(tǒng)采用的行程開關(guān)是磁接點式，經(jīng)常出現(xiàn)開關(guān)不吸合的現(xiàn)象，導(dǎo)致程序無法進(jìn)行下去。②由于在設(shè)計時，沒有采用每臺床對應(yīng)一臺Na+表，而只在出水母管上裝了一臺Na+表，所以出水的合格與否還靠運行人員進(jìn)行手動化驗。
五、結(jié)束語
該套系統(tǒng)投入運行以來，系統(tǒng)運行可靠，穩(wěn)定，節(jié)省人員，原來該廠化水需要2人值班，現(xiàn)在只需要1人即可完成。
