基于iFIX的储煤筒仓惰化监控系统开发

黄国新　蒋新强　杨　渊（.浙江华能长兴电厂，浙江　湖州　3300；.华北电力大学，河北　保定　07003）



基于iFIX的储煤筒仓惰化监控系统开发

黄国新1蒋新强1杨渊2
（1.浙江华能长兴电厂，浙江湖州313100；2.华北电力大学，河北保定071003）

摘要：随着工业自动化的发展和人们对环保的重视，筒仓逐渐成为大部分电厂储煤首选方式。本文设计开发了一个基于iFIX软件的储煤筒仓惰化监控系统。上位机根据传感器显示现场状态和报警等信息，并将控制信息反馈回可编程逻辑控制器，实现程序对电动球阀、制氮系统、防爆门系统、布袋除尘器的控制。同时启动iFIX的调度程序，上位机将料位高度、温度、一氧化碳等信息和控制系统报警信息一并存储，达到实现安全有效的监控以及控制储煤筒仓的目的。

关键词：组态软件；iFIX；筒仓惰化监控；火电厂

0. 前言

随着工业自动化的发展和人们对环保的重视，筒仓逐渐成为大部分电厂储煤首选方式。筒仓储煤不仅实现了电厂煤炭的大量存储，而且还保障了电厂环境的清洁。然而近几年，筒仓频繁出现安全事故，轻者出现电厂燃煤告急和财产损失，重则出现电厂停机和人员伤亡。因此筒仓的安全至关重要，也关系到电厂安全运行和现场工作人员的人身安全。

图1　iFIX数据显示结构图

本文设计开发了一个基于iFIX软件的储煤筒仓惰化监控系统。通过现场温度、氧气、料位计、一氧化碳等传感器设备自动获取储煤筒仓中煤的状况，并传输到控制系统中，根据每个参数的工艺程序实现相应的解决方案，再将现场信号和解决方案结果传输到上位机，上位机根据这些信息显示现场状态和报警等信息，并将控制信息反馈回可编程逻辑控制器（ProgrammableLogicController，PLC），实现程序对电动球阀、制氮系统、防爆门系统、布袋除尘器的控制。同时，启动iFIX的调度程序，上位机将料位高度、温度、一氧化碳等信息和控制系统报警信息一并存储，达到实现安全有效的监控以及控制储煤筒仓目的。

1. 监控系统开发软件

1.1iFIX组态软件

组态（Configuration）含义是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置，达到让计算机或软件按照预先设置自动执行特定任务、满足使用者要求的目的。监控组态软件是面向监控与数据采集（SupervisoryControlandData Acquisition简称SCADA）的软件平台工具，具有丰富的设置项目，使用方式灵活，功能强大。监控组态软件最早出现时，HMI（HumanMachineInterface）或MMI（ManMachineInterface）是其主要内涵，主要解决人机图形界面问题。

GE的iFIX是IntellutionDynamics自动化软件产品家族中的HMI/SCADA最重要的组件，它是基于WindowsNT/2000平台上的功能强大的自动化监视与控制的软件解决方案，图1是iFIX的图形显示结构图。GEFanuc是OPC标准制定的公司成员之一，全面支持OPC标准。iFIX既可以作为OPC客户端，读取RSLinx的OPC服务器数据，也可以作为OPC服务器而发布数据。iFIX全面支持ODBCAPI接口，可直接将实时采集数据直接写入SQLServer、Access等关系型数据库中。

1.2PLC编程软件

PLC采用的是Rockwell的RSLogix5000编程软件。RSLogix系列软件支持梯形图语言编程，可以帮助用户最大限度的发挥可编程序控制器的性能，节省工程项目开放时间并提高生产率。RSLogix系列软件运行在Windows操作系统上，不同编程软件支持不同的可编程逻辑控制器，RSLogix5000编程软件支持Logix5000系列可编程控制器。该系列软件提供了可靠的通讯能力，具有多种编程语言、强大的编程功能和卓越的诊断能力。

1.3SQLServer数据库

MicrosoftSQLServer是一个关系型数据库管理系统，该数据库基于服务器端的中型数据库，拥有处理海量数据的效率，后台的开发比较灵活，可扩展性等功能强大。数据库引擎是SQLServer系统的核心服务，负责完成数据库的存储、处理和安全管理。

SQLServer采用的是SQL语言，SQL是英文StructuredQueryLanguage的缩写，意思为结构化查询语言，主要功能就是同各种数据库建立联系，进行沟通。按照ANSI（美国国家标准协会）的规定，SQL被作为关系型数据库管理系统的标准语言。

图2实时报警预览

2. 上位机监控系统软件开发

上位机通常是指工作人员可以直接向下位机发出操控命令并服务于控制者的电脑。上位机通常需要人机交互，故上位机常分布在控制室或是监控中心。在本课题中，根据上位机的位置和工作人员的操作权限，将上位机分布在工程师站和远程操作站，两个站同时控制下位机，都具有监控和部分操作的权利，工程师站则具有全部权限，通常控制人员只在远程煤控室进行操作和控制。

图3实时曲线和历史曲线显示界面

上位机组态画面根据主要功能的不同分为监控画面组态、惰化画面组态和辅助画面组态等。在该项目中，监控画面主要是监视48个筒仓各个变量的运行状态、报警状态和故障状态，控制防爆门的打开和关闭，包括监控系统主画面、单仓监控画面、廊道气体系统画面和布袋除尘系统画面。惰化画面主要是监控惰性氮气的产生、储存和释放的过程，包括惰化保护系统画面和惰化制氮系统画面。辅助画面包括参数设置画面、储煤参数配置系统画面、实时报警预览画面、历史报警画面、历史报表画面和曲线显示画面。

报警的查询分为实时报警查询和历史报警查询，他们都是对报警数据进行分类查询，报警数据的分类可以是对报警标签名称或是设置报警区域等进行分类。该项目是通过设置报警区域名称进行分类，该分类优点是可以任意分配报警，还可以交差分配区域，操作快捷，查询方便。

图4本地与远程机架

实时报警为当前系统实时产生的报警，采用iFIX自带的报警一览控件，在过程数据库中设置报警区域后，直接设置报警一览过滤的报警区域，可方便地查询各个区域报警，如图2所示。

实时曲线可以实时显示变量的变化趋势，历史曲线可以查询变量以前的历史趋势，在该工程中采用较简便的曲线控件来实现趋势查询。本课题中将实时曲线和历史曲线合并到一个显示界面，历史曲线的手动创建和VBA脚本创建的方式和实时曲线相同，两者的数据服务器不一样。实时曲线和历史曲线的界面显示如图3所示。

3. 下位机控制程序设计开发

下位机是指直接控制现场设备并获取设备状态的被控制计算机。在控制器中，不同类型的控制器的处理能力和编程语言有所不同。ControlLogix型的PLC控制器可用的编程语言有梯形图、结构化文本、功能块、顺序功能图（SFC），控制器可用多种语言进行编程，所以在工程中可以混合使用编程语言。在本项目中，选用的主要是梯形图。本项目中有2个本地7槽位机架安装有两台冗余的ControlLogix系列的1756-L73控制器和7个远程13槽位的I/O机架，如图4所示。本地机架通过冗余通信连接远程机架，实现对筒仓储煤进行监控和惰化保护。

子程序（子例程）按照整个筒仓监控及惰化保护系统的功能和程序的需要分成了十一部分，包含：防爆门例程、锁充换电动球阀例程、筒仓气体报警和故障例程、故障统计例程、廊道报警例程、惰化系统主例程、惰化系统子例程、布袋除尘例程、参数配置例程、输入例程、输出例程。子程序可以实现对所有自定义添加模块指令进行调用，但子程序不会单独运行，需要得到主例程程序的调用。

结论

本文主要针对华能长兴电厂“上大压小”工程的方仓综合安全监测、惰化保护系统项目，电厂新建2台660MW超临界燃煤发电机组，通过48个筒仓储煤来保障电厂用煤量，本文结合现场情况进行研究分析，研发一套完整的筒仓惰化监控系统以保障现场储煤安全有效地进行。采用Rockwell的PLC作为下位机，控制器和机架电源等都采用冗余配置，在程序中依照设备的工艺程序设计和报警配置，并在控制器中根据系统功能采用分块编程和自定义模块编程，实现手动和自动控制两种控制模式，完成下位机控制器对现场设备进行监测与控制。采用iFIX作为上位机监控软件，依照友好和人性化的人机界面设计，完成上位机监控惰化系统的主要功能和辅助功能的设计，主要功能有制氮系统的控制、各种传感器信号的监测、球阀的控制、防爆门的控制、布袋除尘器的控制等，辅助功能有实时报警监测、历史报警的查询、历史数据的报表、实时曲线、历史曲线等目前为止，所研发的控制系统在电厂现场运行良好。

参考文献

［1］杨渊.基于iFIX的储煤筒仓惰化监控系统开发研究［D］.华北电力大学（保定），2016.

［2］钱锋.基于iFix组态软件的工业实时监控系统的优化设计与实现［D］.中南大学，2004.

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［4］Strothma，Jim.HMI/SCADAmeets theWeb-andlikesit！Browser-based softwarespeedsbusinessdecisionmaking. Instrumentationtechnology，2002，Vol.49 （3）：1-2.

［5］李文康.基于iFIX的制丝线生产过程监控系统的设计与实现［D］.中国地质大学，2008.

中图分类号：TP274

文献标识码：A