基于iFIX的儲煤筒倉惰化監控系統開發

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的儲煤筒倉惰化監控系統開發

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：隨著工業自動化的發展和人們對環保的重視，筒倉逐漸成為大部分電廠儲煤首選方式。本文設計開發了一個基于iFIX軟件的儲煤筒倉惰化監控系統。上位機根據傳感器顯示現場狀態和報警等信息，并將控制信息反饋回可編程邏輯控制器，實現程序對電動球閥、制氮系統、防爆門系統、布袋除塵器的控制。同時啟動iFIX的調度程序，上位機將料位高度、溫度、一氧化碳等信息和控制系統報警信息一并存儲，達到實現安全有效的監控以及控制儲煤筒倉的目的。

關鍵詞：組態軟件；iFIX；筒倉惰化監控；火電廠

0. 前言

隨著工業自動化的發展和人們對環保的重視，筒倉逐漸成為大部分電廠儲煤首選方式。筒倉儲煤不僅實現了電廠煤炭的大量存儲，而且還保障了電廠環境的清潔。然而近幾年，筒倉頻繁出現安全事故，輕者出現電廠燃煤告急和財產損失，重則出現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場工作人員的人身安全。

圖1　iFIX數據顯示結構圖

本文設計開發了一個基于iFIX軟件的儲煤筒倉惰化監控系統。通過現場溫度、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，并傳輸到控制系統中，根據每個參數的工藝程序實現相應的解決方案，再將現場信號和解決方案結果傳輸到上位機，上位機根據這些信息顯示現場狀態和報警等信息，并將控制信息反饋回可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，PLC），實現程序對電動球閥、制氮系統、防爆門系統、布袋除塵器的控制。同時，啟動iFIX的調度程序，上位機將料位高度、溫度、一氧化碳等信息和控制系統報警信息一并存儲，達到實現安全有效的監控以及控制儲煤筒倉目的。

1. 監控系統開發軟件

1.1iFIX組態軟件

組態（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行特定任務、滿足使用者要求的目的。監控組態軟件是面向監控與數據采集（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。監控組態軟件最早出現時，HMI（HumanMachineInterface）或MMI（ManMachineInterface）是其主要內涵，主要解決人機圖形界面問題。

GE的iFIX是IntellutionDynamics自動化軟件產品家族中的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服務器數據，也可以作為OPC服務器而發布數據。iFIX全面支持ODBCAPI接口，可直接將實時采集數據直接寫入SQLServer、Access等關系型數據庫中。

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揮可編程序控制器的性能，節省工程項目開放時間并提高生產率。RSLogix系列軟件運行在Windows操作系統上，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數據庫

MicrosoftSQLServer是一個關系型數據庫管理系統，該數據庫基于服務器端的中型數據庫，擁有處理海量數據的效率，后臺的開發比較靈活，可擴展性等功能強大。數據庫引擎是SQLServer系統的核心服務，負責完成數據庫的存儲、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據庫建立聯系，進行溝通。按照ANSI（美國國家標準協會）的規定，SQL被作為關系型數據庫管理系統的標準語言。

圖2實時報警預覽

2. 上位機監控系統軟件開發

上位機通常是指工作人員可以直接向下位機發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控中心。在本課題中，根據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，都具有監控和部分操作的權利，工程師站則具有全部權限，通常控制人員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

上位機組態畫面根據主要功能的不同分為監控畫面組態、惰化畫面組態和輔助畫面組態等。在該項目中，監控畫面主要是監視48個筒倉各個變量的運行狀態、報警狀態和故障狀態，控制防爆門的打開和關閉，包括監控系統主畫面、單倉監控畫面、廊道氣體系統畫面和布袋除塵系統畫面。惰化畫面主要是監控惰性氮氣的產生、儲存和釋放的過程，包括惰化保護系統畫面和惰化制氮系統畫面。輔助畫面包括參數設置畫面、儲煤參數配置系統畫面、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，他們都是對報警數據進行分類查詢，報警數據的分類可以是對報警標簽名稱或是設置報警區域等進行分類。該項目是通過設置報警區域名稱進行分類，該分類優點是可以任意分配報警，還可以交差分配區域，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實時產生的報警，采用iFIX自帶的報警一覽控件，在過程數據庫中設置報警區域后，直接設置報警一覽過濾的報警區域，可方便地查詢各個區域報警，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，歷史曲線的手動創建和VBA腳本創建的方式和實時曲線相同，兩者的數據服務器不一樣。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

下位機是指直接控制現場設備并獲取設備狀態的被控制計算機。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，實現對筒倉儲煤進行監控和惰化保護。

子程序（子例程）按照整個筒倉監控及惰化保護系統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、故障統計例程、廊道報警例程、惰化系統主例程、惰化系統子例程、布袋除塵例程、參數配置例程、輸入例程、輸出例程。子程序可以實現對所有自定義添加模塊指令進行調用，但子程序不會單獨運行，需要得到主例程程序的調用。

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測、惰化保護系統項目，電廠新建2臺660MW超臨界燃煤發電機組，通過48個筒倉儲煤來保障電廠用煤量，本文結合現場情況進行研究分析，研發一套完整的筒倉惰化監控系統以保障現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，并在控制器中根據系統功能采用分塊編程和自定義模塊編程，實現手動和自動控制兩種控制模式，完成下位機控制器對現場設備進行監測與控制。采用iFIX作為上位機監控軟件，依照友好和人性化的人機界面設計，完成上位機監控惰化系統的主要功能和輔助功能的設計，主要功能有制氮系統的控制、各種傳感器信號的監測、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測、歷史報警的查詢、歷史數據的報表、實時曲線、歷史曲線等目前為止，所研發的控制系統在電廠現場運行良好。

參考文獻

［1］楊淵.基于iFIX的儲煤筒倉惰化監控系統開發研究［D］.華北電力大學（保定），2016.

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［5］李文康.基于iFIX的制絲線生產過程監控系統的設計與實現［D］.中國地質大學，2008.

中圖分類號：TP274

文獻標識碼：A