iFIX在火電廠化學(xué)水處理中的工程應(yīng)用研究

許國(guó)強(qiáng)　王明　王林

摘 要：化學(xué)水處理系統(tǒng)是關(guān)系到火電廠機(jī)組正常運(yùn)行的重要組成部分。而其監(jiān)控系統(tǒng)更是其正常安全生產(chǎn)的重中之重。為保證生產(chǎn)效益安全，現(xiàn)利用iFIX靈活強(qiáng)大的冗余熱備及網(wǎng)絡(luò)組成功能。

關(guān)鍵詞：化水監(jiān)控；iFIX；冗余熱備

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.018

1 概述

火電廠公用輔助系統(tǒng)是火電廠重要組成部分，是電廠運(yùn)行的關(guān)鍵組成環(huán)節(jié)，它主要包括輸煤系統(tǒng)、化學(xué)水處理系統(tǒng)、除灰/除渣系統(tǒng)、以及鍋爐的吹灰/定排、電除塵系統(tǒng)等，更廣泛的還包括脫硫系統(tǒng)等。而其中化學(xué)水處理系統(tǒng)一般包括凝結(jié)水精處理系統(tǒng)、循環(huán)水中水處理系統(tǒng)、工業(yè)廢水集中處理系統(tǒng)、鍋爐補(bǔ)給水處理系統(tǒng)、生活污水處理系統(tǒng)、汽水取樣和化學(xué)加藥系統(tǒng)?；瘜W(xué)水處理系統(tǒng)直接關(guān)系到機(jī)組正常運(yùn)行，為保證生產(chǎn)效益安全，現(xiàn)國(guó)電諫壁發(fā)電廠對(duì)化學(xué)水處理系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控操作，將各分系統(tǒng)匯集于化水集控室進(jìn)行統(tǒng)一的監(jiān)測(cè)、操作、運(yùn)行管理和車間控制系統(tǒng)編程組態(tài)。

2 化學(xué)水處理系統(tǒng)特點(diǎn)及要求

火電廠化學(xué)水處理系統(tǒng)特點(diǎn)：

（1）化學(xué)水處理系統(tǒng)遍布全廠，各監(jiān)控設(shè)施地點(diǎn)分散，相互距離遠(yuǎn)；

（2）控制系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)龐大，可達(dá)12000～20000點(diǎn)，且大部分為非連續(xù)控制；

（3）化學(xué)水處理過(guò)程復(fù)雜，大量點(diǎn)位歷史數(shù)據(jù)需要長(zhǎng)時(shí)間存檔，且需方便隨時(shí)查閱；

（4）主控室要求隨時(shí)對(duì)化學(xué)水處理系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行掌握，以保證整個(gè)電廠的正常運(yùn)行；

（5）各系統(tǒng)應(yīng)處于健康狀態(tài)，出現(xiàn)問(wèn)題應(yīng)及時(shí)處理，否則將影響全廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行；

（6）一個(gè)子系統(tǒng)設(shè)一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，同時(shí)設(shè)立化水總網(wǎng)，集中監(jiān)控，保證現(xiàn)地遠(yuǎn)方均安全可控；

（7）化學(xué)水處理系統(tǒng)的重要信息需接入SIS 網(wǎng)（廠級(jí)公共輔網(wǎng)）。

針對(duì)火電化學(xué)水處理系統(tǒng)的特點(diǎn)， 對(duì)監(jiān)控系統(tǒng)提出了很高的要求：

（1）可靠性要求。系統(tǒng)能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，具有一定的冗余特性，避免關(guān)鍵部分的單點(diǎn)失效，主要系統(tǒng)通常采用雙機(jī)熱備控制器，并盡量采用冗余和容錯(cuò)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

（2）維護(hù)性要求。一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)準(zhǔn)確地提供故障信息，快速進(jìn)行故障定位，并進(jìn)行故障處理，且能夠?qū)崿F(xiàn)報(bào)警歷史存儲(chǔ)，以便后期分析解決問(wèn)題。

（3）性能要求?；瘜W(xué)水處理系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)較多，控制對(duì)象復(fù)雜，要求控制器針對(duì)各種不同控制設(shè)備均具有強(qiáng)大的性能，保證控制程序能夠?qū)崟r(shí)有效的運(yùn)行。

3 iFIX的解決方案

針對(duì)火電廠化水集控網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)和需求，國(guó)電諫壁發(fā)電廠此次化水改造采用美國(guó)GE公司旗下的iFIX軟件作為上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái)。iFIX是全球最領(lǐng)先的HMI/SCADA自動(dòng)化監(jiān)控組態(tài)軟件，現(xiàn)已有超過(guò)400000套以上的軟件在全球運(yùn)行。世界上許多最成功的制造商都依靠iFIX軟件來(lái)全面監(jiān)控和分布管理全廠范圍的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。在包括冶金、電力、石油化工、制藥、生物技術(shù)、包裝、食品飲料、石油天然氣等各種工業(yè)應(yīng)用當(dāng)中，iFIX獨(dú)樹(shù)一幟地集強(qiáng)大功能、安全性、通用性和易用性于一身，使之成為任何生產(chǎn)環(huán)境下全面的HMI/SCADA解決方案。無(wú)論是簡(jiǎn)單的單機(jī)人機(jī)界面 （HMI），還是復(fù)雜的多節(jié)點(diǎn)、多現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)（SCADA），iFIX都可以方便地滿足各種應(yīng)用類型和應(yīng)用規(guī)模的需要。

iFIX是一種多任務(wù)、多平臺(tái)、實(shí)時(shí)性好、開(kāi)放性好的集成軟件包。iFIX含有大量功能強(qiáng)大的圖形化工具，允許用戶能夠快速直觀地建立面向過(guò)程的實(shí)時(shí)窗口，快速簡(jiǎn)單地開(kāi)啟系統(tǒng)，而且該軟件提供了工業(yè)界最為強(qiáng)大的功能，包括實(shí)時(shí)過(guò)程的監(jiān)視和監(jiān)督控制、報(bào)警和報(bào)警管理、歷史趨勢(shì)、統(tǒng)計(jì)過(guò)程控制、基于用戶的安全系統(tǒng)、方便的系統(tǒng)擴(kuò)展及網(wǎng)絡(luò)等。它集成了COM/DCOM、OPC、VBA、ActiveX等最先進(jìn)的現(xiàn)代軟件技術(shù)，使所有的應(yīng)用組件都可以無(wú)縫集成到一個(gè)系統(tǒng)中，并且數(shù)據(jù)可以很方便地在網(wǎng)絡(luò)上共享。iFIX WorkSpace包括兩個(gè)全集成的環(huán)境：組態(tài)環(huán)境和運(yùn)行環(huán)境。它還提供了開(kāi)發(fā)和顯示的畫面、調(diào)度（scheduler）報(bào)表和VBA語(yǔ)言程序，并與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互工作。組態(tài)軟件提供了所有圖形、文本、數(shù)據(jù)、動(dòng)態(tài)和趨勢(shì)圖形工具，通過(guò)這些工具生成易于操作和直觀的畫面，在運(yùn)行和組態(tài)環(huán)境之間可快速完成對(duì)畫面的修改測(cè)試，同時(shí)保持實(shí)時(shí)報(bào)警和數(shù)據(jù)采集。

4 工程實(shí)際應(yīng)用

國(guó)電諫壁電廠因近年來(lái)“上大壓小”政策的影響，機(jī)組建設(shè)、投入運(yùn)行時(shí)間不一，使得各機(jī)組化學(xué)水處理系統(tǒng)獨(dú)立監(jiān)控運(yùn)行。各分系統(tǒng)監(jiān)控站點(diǎn)分布零散，單人監(jiān)控，安全風(fēng)險(xiǎn)較高。而增設(shè)人員又會(huì)大大增加人員成本?，F(xiàn)進(jìn)行化學(xué)水處理系統(tǒng)的整合優(yōu)化，統(tǒng)一設(shè)立化水集控室，多人同時(shí)值守；優(yōu)化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使用冗余拓補(bǔ)網(wǎng)絡(luò)，提高監(jiān)控系統(tǒng)的可靠性。

考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際改造優(yōu)化使用iFIX軟件作為上位機(jī)監(jiān)控平臺(tái)，利用其廣泛的適應(yīng)性和靈活性，將化學(xué)水處理系統(tǒng)現(xiàn)地的各種PLC等控制設(shè)備接入集控網(wǎng)絡(luò)。在集控室服務(wù)器機(jī)柜設(shè)置四臺(tái)服務(wù)器，將全廠化學(xué)水處理系統(tǒng)的I/O點(diǎn)位根據(jù)系統(tǒng)功能均勻分布在兩臺(tái)服務(wù)器上，而另兩臺(tái)則作為冗余服務(wù)器備用。在大幅減少服務(wù)器運(yùn)行時(shí)處理數(shù)據(jù)壓力的同時(shí)又保有冗余服務(wù)器故障切換功能。

而iFIX同時(shí)支持冗余網(wǎng)絡(luò)功能，利用服務(wù)器的多網(wǎng)口和冗余交換機(jī)，與現(xiàn)地PLC的一級(jí)通訊網(wǎng)絡(luò)以及與操作員站的二級(jí)通訊網(wǎng)絡(luò)均可實(shí)現(xiàn)冗余網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，大大提高通信安全的可靠性。而在實(shí)際監(jiān)控環(huán)節(jié)，利用iFIX靈活的C/S結(jié)構(gòu)可以設(shè)置足夠多個(gè)操作員站，以此實(shí)現(xiàn)多人實(shí)時(shí)同步監(jiān)控，確保監(jiān)控環(huán)節(jié)的高效可靠。綜上，從PLC到服務(wù)器，再到操作員站，甚至包括網(wǎng)絡(luò)，均實(shí)現(xiàn)了冗余配置，從根本上確保了安全生產(chǎn)的可靠性。

考慮到后期改造以及更多化水系統(tǒng)的接入，iFIX開(kāi)放靈活的C/S（服務(wù)器/客戶端）結(jié)構(gòu)也為其提供了可能。而且方便靈活，功能完備的報(bào)警確認(rèn)、報(bào)警記錄、歷史趨勢(shì)、歷史報(bào)表、用戶權(quán)限、操作記錄等等功能在為化水監(jiān)控人員提供了種種便利的同時(shí)，也大大提高了化水監(jiān)控系統(tǒng)的靈活性、高效性和可靠性。

5 后記

以iFIX為基礎(chǔ)的化水監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)在諫壁化水升級(jí)改造中已投入使用，極大程度上提高了化水監(jiān)控系統(tǒng)的高效能和可靠性。目前因部分就地設(shè)備因自身PLC限制或其他原因無(wú)法實(shí)現(xiàn)冗余配置，讓化水監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)尚未全功。但iFIX其開(kāi)放靈活的結(jié)構(gòu)也為后期改造擴(kuò)建提供了可能。更為重要的是，此次化水監(jiān)控系統(tǒng)的整合也為未來(lái)水煤灰系統(tǒng)乃至整個(gè)廠級(jí)輔網(wǎng)的整合統(tǒng)一奠定了基礎(chǔ)。