摘要:工业4.0时代的到来,将工业控制系统的智能化提上一个新高度。同时随着现在技术的不断革新及电力系统生产的日趋严峻,火力发电厂生产所需的原材料及外在面临环境处于不断攀升的状态下,在现有的系统模式之下不断采用创新精神运用在工业制造之上秉着将生产活动趋于自动化和智能化,将大大减少了人力财力的投入成本,并在一定情境下实现增效节能的效果。通过工业互联网的数据相通性,作者自主研究在五沙热电厂一期化水系统实现对污水系统的监控功能,在二期化水系统实现对炉水在线加药系统的监控功能。最大程度上节约项目实施的投入经费,并且在运维人员数量不足的情况之下,起到了缓解人员工作强度的紧张,真正为企业做到了减耗增效的功能。
关键词:工业4.0;技术创新;减耗增效
1本论文技术背景
顺德五沙热电厂因工程初期设计,污废水处理系统、炉水在线仪表监控系统及化学制水系统作为各自独立的系统,运行人员在化水控制室内的工控机无法监控污废水处理和炉水在线仪表两个系统设备的运行。随着化水二期系统设备的投产造成化水运行人员管辖设备的剧增。在运行人员数量少的情况下,为了调整运行参数经常需要在化水车间、零米在线仪表控制室和污废水室来回地奔波。因三地相距甚远,互相间隔均在300米,更甚者达800米,如此就出现了耗时耗力的现象,运行人员的工作效率效率也随着降低,对两台机组的稳定运行必将造成一定的危害影响。
2立足于现有模式提出创新理念
污废水处理系统、炉水在线仪表监控系统及化学制水系统作为各自独立的控制系统,均设有不同的PLC成套设施来完成各区域设备的控制功能。即运行人员通过工控机的上位机软件所呈现设备的实时状态和数据显示,依据现场工艺要求进行设备操作和参数的调整,再借助下位机PLC模块输出指令去操控就地的设备启停或参数的变化。从网络拓扑图来看,以上三个系统都有与BOP辅网控制网络相接连,图一清晰明确展示了化水等三个系统与BOP辅网网路的拓扑图,而这便是能够将水处理跨区域集中监控的创新理念基石所在。
从技术层面分析,化水控制室、污水控制室和炉水加药室能与BOP控制在数据流达成可交换性,这就表明这几个系统之间的交换机所在网段必定属于同一个区域内。基于这一点及考虑运行人员配置等因素,最终将创新理念转换成可实施性的方案出来,即集中将污水控制室和炉水加药室所涉及到的设备借助上层网络技术的创新全部迁移至化水控制室实现统一监控和调配。为了解决这一难题,使化水控制室的工控机能直接实现在线仪表系统设备和污废水系统设备的监控,最经济有效的方案便是采取上位机软件IFIX来实现该功能方式。
3具体实施细则及技术难点攻克
3.1 运用IFIX软件整合三系统涉及的数据点齐聚一堂
为了实现集中监控的功能,需要知晓各系统所使用的上、下位机软件都是什么。在线仪表系统和化水系统的上位机软件均是IFIX4.0版本,在工程软件上就不存在需要转换的问题,而污水系统采用的是IFIX3.5版本,则需要进行工程软件上的转换问题。化水系统和污废水系统下位机使用的是GEFanuc的PLC,而在線仪表系统采用的是西门子300系列CPU。
由于三个系统上位机使用的都是IFIX软件,根据IFIX软件的数据库具有分布式的特性,通过MBE/OPC/S7等通讯驱动器建立起与不同PLC的数据流交换。同时三个系统在BOP辅网段是处于不同的节点号上,通过同一网段实现互访的功能。
每个设备接入进PLC内部程序并能在上位机画面上显示时,就必须通过一些实时的数据点来体现设备当前的状态信号等,例如水泵的启停指令或反馈,风机的启停指令或反馈,压力、液位、流量和温度等,而这些数据信号总体就被分成了模拟量输入点,模拟量输出点,开关量输入点和开关量输出点共计4大类型。为了能在化水控制室监控到污废水系统和在线仪表系统的设备参数之时,就需要统计出需要迁移的两个系统所含的这四大类型数据点分别是多少个。IFIX数据库具有导入导出的强大功能,在此处便可借助这一功能将污废水系统和在线仪表系统的数据点表先在所属的工控机上位机软件中进行导出,然后将导出的(.csv)的数据库文件在化水系统工控机上位机软件导入。
不同系统间数据库的导入导出这一过程中,需要注意以下事项:
1、由于一台运行IFIX的工控机被称为一个节点,而需要与其他系统建立起数据流的应答时,就需要在化水系统上设立的节点增加污废水系统和在线仪表系统这两个远程节点,当在配置中进行设置成功后,才能实现数据的采集功能正常。
2、IFIX与PLC之间的接口称为I/O驱动器,需要在化水系统中增加其他系统的数据点都需要在I/O驱动器上进行数据的添加,在数据块增加过程中,对数据的类型选项要选择正确并在enable处进行打钩处理保证数据是具有实效性的。当确认污废水系统和在线仪表系统的数据点均全部添加完毕之后,同时在化水系统的IFIX数据库中所添加的数据点需要与原出处的配置和设置均一致。通过数据流的监视状态来查看添加的数据是否正常,即发送和接受处的数值是同等变化时便是代表数据流已经建立好,为后续画面的呈现搭建好了一座通讯桥梁。
3.2 量身定做各设备的弹出窗口和数值预警
当化水系统能读取污废水系统和在线仪表系统的数据之时,说明实现集中监控的功能完成一大步了,剩下的工作便聚焦在IFIX画面的编辑之上。IFIX软件具有强大的友好画面编辑工具,能够依据现场工艺流程使用一系列的工具和弹出小窗口来展示设备的实时状态。同时在画面编制过程中,需要在化水系统上位机画面中增加两个按钮,通过这两个按钮切入进入污废水系统画面和在线仪表系统画面,其中污废水系统所切换的主要画面有5个,在线仪表系统所含有的切换画面共计12个,为此我们最终需要交付给运行人员的画面必定是属于最简明且易操作。在此过程也是技术难点聚集处,具体实施过程中难点在于系统的设备无法弹出相应的窗口进行操作,下面列举两处我们如何攻克难关的。
1、无法弹出阀门、泵、风机及计量泵四种设备的控制窗口
由于污水和化水系统中阀门、泵、风机和计量泵的控制窗口不是建立标签组来实现,而是采用在其编辑脚本中已定义好的模块,再根据具体设备来引用窗体。为实现控制窗口的弹出,模块和窗体均需要在脚本的工作台应用中进行添加,同时将其所对应的脚本语言一并进行添加,最后也最为重要的就是要在脚本的工作台应用的全局量中进行添加调用窗体的VB语言。
2、阀门、泵、风机及计量泵四种设备无法与数据库KKS码对应
由于污水系统上位机画面的阀门、泵、风机和计量泵都不是在脚本里面进行KKS码的添加来识别,而是采用编辑脚本中调用已制作好的excel表,其包含设备的KKS码与名称及相对应的点源。为实现设备与KKS码相对应需要把excel表放入到化水系统上位机的数据库中保存,然后在系统树的全局对象中设置一个变量使其实现引入数据库的excel表进行调用。值得一提的是在脚本的工作台应用中必须添加调用的VB语言,这样才能实现设备与KKS码的对应关系。
化水系统上位机的画面增加两台机组在线仪表监测数据的高低限报警,以此加强运行人员对系统设备的运行状况的熟悉度;同时也增加了污废水系统的重要检测数据的报警提醒,如此当数据一旦出现高低限,就立马出现在报警栏处及时提醒运行人員进行密切关注,做好参数的调整和工艺生产的优化处理,这样极大程度保证了设备和人员的生产安全和经济性。
3.3 借助通讯软件达成设备操控的最后一公里
化水系统、污废水系统和在线仪表系统都是机组的辅控系统,由于生产中都有一台机组在运行中,这些辅控系统都处于不间断的运行状态。当化水系统将污废水系统和在线仪表系统相关联的数据点、设备和画面点添加完毕,在联调过程中就需要非常注意,主要集中在不对设备和系统产生运行生产的不良因素。例如造成设备误动和参数的不一致。为此在联调过程中就需要安排一个运行人员在就地确保现场设备状态和信号和化水系统属于一致性。以下展示了整个技术改造过程中的框架图。
其中在联调过程中发现在线仪表系统的设备数据会出现中断现象,E为了解决这一问题,就借助其他的通讯软件Keware和IFIX软件中的OPC驱动器来构建起化水系统和在线仪表系统的数据传输的“桥梁”关系,通过对Keware软件安装、设置和IFIX软件中OPC驱动器的配置后了能在化水系统的上位机能够实时读取在线仪表系统所有数据点的在线值且不间断,当这通讯软件搭设完毕后就完成了水处理系统设备实现集中操控的最后一公里。
4技术效果后评估和趋势研究
在化水运行人员人手不够的客观因素下,在化水系统控制室两台工控机可以监控在线仪表加药和污废水系统设备,大大减轻了化水运行人员的劳动强度,提高工作效率,在没有增加人力成本的情况下,实现了在化水控制室对所有设备的集中控制,很好的保证两台机组的安全稳定运行。
通过交付给运行人员将近一个月后,系统运行良好,整个技改工作顺利完成。从经济效益而言:节约了费用(大约30万元),仅仅采用上层软件的技术创新实现了集中监控功能。从能耗效益而言:通过此次技改实现了化水系统控制室两台工控机对在线仪表及加药系统设备和污废水系统的同时具备监控功能,大大加强了对在线仪表和污废水系统设备的安稳运行,从而保证两台机组的稳定运行。
5结束语
随着技术的日益更替,企业生产运营上更趋向于节能增效,这只要聚集于人、财、物、力等方面上。其中在人这个层面更看重软硬件的技能等的提升来适应当下的生产环境,比如说当水处理系统集中控制之后,必然需要知晓的技能知识就增多了。在当下的严峻环境,更加考验企业的创新创造力,在现有生产环境通过不断找到能够节能增效的技术点去让企业更具生命力。
参考文献
[1]薛迎成,舒锋,王瑞臣,工业组态技术基础及应用;中国电力出版社,2009年版
[2]梁耀光,梁志坤,王小涓 工业控制新技术教程;华南理工大学出版社,2014年版
作者简介:
[1]温金莲,性别女,自动化中级工程师及讲师,研究方向为PLC和DCS控制方面