FIX在周庄水厂-自动化监控系统中的实践

［摘要］：［关键词］： 电机 流量计 直流调速 工控 摘要：本文讨论了FIX在供水行业中的具体应用，重点讨论了送水泵房监控软件编制的过程。关键词：FIX平台 工艺流程 监控系统 数据库 开关量 模拟量周庄水厂是河南许昌市西部最大的净水厂，始建于1985年，当年投产，其供水量为4万吨／日。1999年初，周庄水厂扩建工程动工，并于2000年底竣工投产，供水规模增至10万吨／日。新厂扩建规划设计时，决定采用美国Intellution公司的FIX工业自动化监控软件为开发平台，建立“水厂自动化监控管理系统”，解决多年来一直困绕的问题，经过2年来的运行，系统基本1、实现了对取水泵房工艺流程进行监控，当设备运行出现故障、 参数越限、违规操作时，系统应发出报警信号并显示故障位置；2、实现了对加药房工艺流程、设备运行状况、氯泄露指示、药池液位等进行监控，当设备出现故障或某一参数异常，系统应发出声、光报警信号，显示画面、提示信息以及故障位置；3、实现了对沉淀池、滤池、冲洗泵房的工艺流程以及排泥行车的运行状况、排泥虹吸的形成和破坏等进行监控，并显示滤池的冲洗、过滤、申请、等待工作状态和滤池累计工作时间；4、实现了对送水泵房的机泵设备运行状况、出厂压力、清水池水位、出厂流量、电机电流以及阀门的运行状态进行监控。为了解决以上问题，下位系统使用了OMRON Cl000 PLC完成现场监测层、数据处理层的工作；上位系统采用FIX平台进行管理。从FIX平台使用上看，FIX平台不但有效的解决了以上问题，还可以支持第三方应用程序的运行，具有操作简单、管理方便、安全性、维护性、可移植性、稳定性强等特点，给现场操作者提供简洁、丰富多彩的画面显示及设备状态运行信息。鉴于文章篇幅有限，不能逐一探讨，在这里只讨论送水泵房监控软件的编程问题。一、送水泵房的工艺及控制流程（1）送水泵房的工艺流程送水泵房为“水厂自动化监控管理系统”中的一个部分，最大供水量达10万吨／日。主要设备有：5台离心式560S—44/1870/49型送水泵，其中：1#一5#送水泵为定速泵，配用Y450—36/4/440型电机。每台送水泵配一台出水电动阀、一个吊水电磁阀；2台立式潜水泵(排水用)；2台真空泵(送水泵真空吊水用)。此外，设备还有12面高压开关柜、16面低压配电柜、1台315kVA变压器、1台400KVA变压器、3台超生波流量计、1台PH计、1台余氯分析仪、6台电容式水位计、3台压力计等。离心式送水泵在清水池水位有效水深1.8米以上时，为自灌式；1.8米以下需进行真空吊水。水泵开停台数，根据清水池的水位、服务压力和流量的参数自动优化组合，并把机泵的运行状态及时的返回给上位机，给水厂级调度提供时实数据；排水泵根据集水坑水位、真空泵根据真空吊水要求由本车间操作人员自行确定开停泵。在电气回路中，高、低压开关柜倒闸均为人工操作，电量和仪表读数需值班人员定时抄表记录。（2）送水泵房的控制流程泵房内的机泵控制，采用现场手动控制方式和一步化开停机程序控制，运行的机泵出现故障时，备用机泵自动开启。当开泵指令发出后，系统根据取水泵房的开机情况、清水池水位高低以及出厂水的压力来决定是否启动水泵，以上情况符合开机，则启动电机，打开对应出水阀门。水泵若未能按程序操作，则报警。水泵电机发生故障，自动关闭阀门，并发出故障信号，同时备用泵自行投入运行。接到关泵指令，先关闭对应出水阀门，水泵再停止运转。每次增开水泵时，以运行量计台时少的泵投入运行，减少运行水泵时，则应运行量计台时多的泵退出运行。二、送水泵房的监控功能通过对送水泵房业务需求和功能需求的分析，把送水泵房作为相对独立的部分进行监控，不但要能实现就地控制的各种功能，还要能实现手动控制、就地控制和远程控制的相互切换，当系统出现故障时，送水泵房仍能实现就地控制。1、控制功能在计控工作方式下，设备控制又分自动、联控和单步三种方式，它们是向下兼容。具有自动控制方式的泵，在转换开关处于计控位置时，便立即进入自动控制状态。如排水泵根据集水坑水位、真空泵根据真空吊水要求自动进行开停控制。送水泵开停控制则需从键盘进行激活。另外，对两路高压进线可通过键盘进行倒闸控制操作。2、监测功能不论设备处于哪种工作方式下，即使在手动方式下，系统具有对设备的状态和参数实时监测功能。监测信号的设置是根据设备控制流程需要、保护设备安全需要、生产管理需要和提供设备故障查询而选定的。3、通信功能送水泵房的四台PLC作为水厂级监控系统的远程终端，在实际运行中，机组启动时，下位机监测启动过程，对大量的启动数据进行处理。发送中断，告知上位机启动的机组号，上位机接到信号后读取启动数据，绘制启动曲线。正常运行后，上位机间隔15min读取下位机中的数据。通过I／O驱动器软件接口RS232—RS485与PLC通讯,获取画面显示、报警查询参数设置、定值修改等数据。4、故障报警功能（1）正常运行的水泵机组，当电机电流、电机温度超限时，发出报警信号，并能够按照停机程序停机。（2）正常运行的水泵机组，当清水池水位低于下限时，发现报警信号，并能按照停机程序停机。（3）当供电电压越限或掉电时，发出报警信号，提示值班人员。三、监控软件的编制1、编程环境水厂级监控系统是以Intellution FIX为开发平台，采用可视化开发技术进行图形界面的过程处理，实时显示图形，用户界面清晰，在上位机和大型模拟屏上显示整个工艺参数、工艺流程及设备状态，操作人员可以清晰、直观地监视系统的运行状况。各种操作均以按钮、下拉菜单、列表框来实现，紧急情况下，能对泵房的水泵机组进行手动控制、就地控制和远程控制控制。送水泵房的监控软件是在OMRON的SSS或CPT梯形图软件平台上开发的，该平台可以实时采集泵房内所有的监控信号，并生成所需的派生信号发送给上位机。2、送水泵监控软件的编制（1）每台送水定速泵共设有监控信号参数24个，送水定速泵监控逻辑如图：真空吊水形成信号 非 AND 开真空吊水电磁阀开真空吊水电磁阀脉冲泵运行状态 非 AND AND 关阀出水阀全关到位 非关泵脉冲真空的形成 AND AND 开泵就地控制电源正常出水阀门全关控台联动状态泵停止状态泵非故障状态清水池水位状态开泵脉冲出水阀门全开到位 AND 关阀关阀脉冲泵电流超过 42 A AND 报警并紧急停泵延时8s泵运行状态 AND 紧急停泵紧急停泵脉冲泵电机电源指示 AND AND 开泵泵电机运行指示泵计控指示集水坑高水位开泵脉冲出水阀全关 非泵运行状态 AND 发关出水阀 延时60s AND 再发关出水阀 延时60s AND 报警停泵脉冲 出水阀全关 AND OR 停泵（2）排水泵、真空泵的监控逻辑图（略）3、面向实体的监控界面送水泵房的监控系统定义了监控显示画面18幅，在定义中，首先定义了具有优先级的多进程多任务的调度功能；并且着重注意了图符、色彩的合理运用、动画效果的点缀与主体词汉化等，增加了人机界面的友好性。在操作画面上设计了中文主菜单选择画面，通过该中文画面可直接进入各操作画面，操作简单、方便。监控显示画面具有丰富<