實(shí)現(xiàn)火電廠水處理跨區(qū)域集中監(jiān)控的技術(shù)創(chuàng)新

摘要：工業(yè)4.0時(shí)代的到來，將工業(yè)控制系統(tǒng)的智能化提上一個(gè)新高度。同時(shí)隨著現(xiàn)在技術(shù)的不斷革新及電力系統(tǒng)生產(chǎn)的日趨嚴(yán)峻，火力發(fā)電廠生產(chǎn)所需的原材料及外在面臨環(huán)境處于不斷攀升的狀態(tài)下，在現(xiàn)有的系統(tǒng)模式之下不斷采用創(chuàng)新精神運(yùn)用在工業(yè)制造之上秉著將生產(chǎn)活動(dòng)趨于自動(dòng)化和智能化，將大大減少了人力財(cái)力的投入成本，并在一定情境下實(shí)現(xiàn)增效節(jié)能的效果。通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)相通性，作者自主研究在五沙熱電廠一期化水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)污水系統(tǒng)的監(jiān)控功能，在二期化水系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)爐水在線加藥系統(tǒng)的監(jiān)控功能。最大程度上節(jié)約項(xiàng)目實(shí)施的投入經(jīng)費(fèi)，并且在運(yùn)維人員數(shù)量不足的情況之下，起到了緩解人員工作強(qiáng)度的緊張，真正為企業(yè)做到了減耗增效的功能。

關(guān)鍵詞：工業(yè)4.0;技術(shù)創(chuàng)新;減耗增效

1本論文技術(shù)背景

順德五沙熱電廠因工程初期設(shè)計(jì)，污廢水處理系統(tǒng)、爐水在線儀表監(jiān)控系統(tǒng)及化學(xué)制水系統(tǒng)作為各自獨(dú)立的系統(tǒng)，運(yùn)行人員在化水控制室內(nèi)的工控機(jī)無法監(jiān)控污廢水處理和爐水在線儀表兩個(gè)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行。隨著化水二期系統(tǒng)設(shè)備的投產(chǎn)造成化水運(yùn)行人員管轄設(shè)備的劇增。在運(yùn)行人員數(shù)量少的情況下，為了調(diào)整運(yùn)行參數(shù)經(jīng)常需要在化水車間、零米在線儀表控制室和污廢水室來回地奔波。因三地相距甚遠(yuǎn)，互相間隔均在300米，更甚者達(dá)800米，如此就出現(xiàn)了耗時(shí)耗力的現(xiàn)象，運(yùn)行人員的工作效率效率也隨著降低，對(duì)兩臺(tái)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行必將造成一定的危害影響。

2立足于現(xiàn)有模式提出創(chuàng)新理念

污廢水處理系統(tǒng)、爐水在線儀表監(jiān)控系統(tǒng)及化學(xué)制水系統(tǒng)作為各自獨(dú)立的控制系統(tǒng)，均設(shè)有不同的PLC成套設(shè)施來完成各區(qū)域設(shè)備的控制功能。即運(yùn)行人員通過工控機(jī)的上位機(jī)軟件所呈現(xiàn)設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)和數(shù)據(jù)顯示，依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝要求進(jìn)行設(shè)備操作和參數(shù)的調(diào)整，再借助下位機(jī)PLC模塊輸出指令去操控就地的設(shè)備啟?；騾?shù)的變化。從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D來看，以上三個(gè)系統(tǒng)都有與BOP輔網(wǎng)控制網(wǎng)絡(luò)相接連，圖一清晰明確展示了化水等三個(gè)系統(tǒng)與BOP輔網(wǎng)網(wǎng)路的拓?fù)鋱D，而這便是能夠?qū)⑺幚砜鐓^(qū)域集中監(jiān)控的創(chuàng)新理念基石所在。

從技術(shù)層面分析，化水控制室、污水控制室和爐水加藥室能與BOP控制在數(shù)據(jù)流達(dá)成可交換性，這就表明這幾個(gè)系統(tǒng)之間的交換機(jī)所在網(wǎng)段必定屬于同一個(gè)區(qū)域內(nèi)?；谶@一點(diǎn)及考慮運(yùn)行人員配置等因素，最終將創(chuàng)新理念轉(zhuǎn)換成可實(shí)施性的方案出來，即集中將污水控制室和爐水加藥室所涉及到的設(shè)備借助上層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的創(chuàng)新全部遷移至化水控制室實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一監(jiān)控和調(diào)配。為了解決這一難題，使化水控制室的工控機(jī)能直接實(shí)現(xiàn)在線儀表系統(tǒng)設(shè)備和污廢水系統(tǒng)設(shè)備的監(jiān)控，最經(jīng)濟(jì)有效的方案便是采取上位機(jī)軟件IFIX來實(shí)現(xiàn)該功能方式。

3具體實(shí)施細(xì)則及技術(shù)難點(diǎn)攻克

3.1 運(yùn)用IFIX軟件整合三系統(tǒng)涉及的數(shù)據(jù)點(diǎn)齊聚一堂

為了實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控的功能，需要知曉各系統(tǒng)所使用的上、下位機(jī)軟件都是什么。在線儀表系統(tǒng)和化水系統(tǒng)的上位機(jī)軟件均是IFIX4.0版本，在工程軟件上就不存在需要轉(zhuǎn)換的問題，而污水系統(tǒng)采用的是IFIX3.5版本，則需要進(jìn)行工程軟件上的轉(zhuǎn)換問題。化水系統(tǒng)和污廢水系統(tǒng)下位機(jī)使用的是GEFanuc的PLC，而在線儀表系統(tǒng)采用的是西門子300系列CPU。

由于三個(gè)系統(tǒng)上位機(jī)使用的都是IFIX軟件，根據(jù)IFIX軟件的數(shù)據(jù)庫具有分布式的特性，通過MBE/OPC/S7等通訊驅(qū)動(dòng)器建立起與不同PLC的數(shù)據(jù)流交換。同時(shí)三個(gè)系統(tǒng)在BOP輔網(wǎng)段是處于不同的節(jié)點(diǎn)號(hào)上，通過同一網(wǎng)段實(shí)現(xiàn)互訪的功能。

每個(gè)設(shè)備接入進(jìn)PLC內(nèi)部程序并能在上位機(jī)畫面上顯示時(shí)，就必須通過一些實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)點(diǎn)來體現(xiàn)設(shè)備當(dāng)前的狀態(tài)信號(hào)等，例如水泵的啟停指令或反饋，風(fēng)機(jī)的啟停指令或反饋，壓力、液位、流量和溫度等，而這些數(shù)據(jù)信號(hào)總體就被分成了模擬量輸入點(diǎn)，模擬量輸出點(diǎn)，開關(guān)量輸入點(diǎn)和開關(guān)量輸出點(diǎn)共計(jì)4大類型。為了能在化水控制室監(jiān)控到污廢水系統(tǒng)和在線儀表系統(tǒng)的設(shè)備參數(shù)之時(shí)，就需要統(tǒng)計(jì)出需要遷移的兩個(gè)系統(tǒng)所含的這四大類型數(shù)據(jù)點(diǎn)分別是多少個(gè)。IFIX數(shù)據(jù)庫具有導(dǎo)入導(dǎo)出的強(qiáng)大功能，在此處便可借助這一功能將污廢水系統(tǒng)和在線儀表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)表先在所屬的工控機(jī)上位機(jī)軟件中進(jìn)行導(dǎo)出，然后將導(dǎo)出的（.csv）的數(shù)據(jù)庫文件在化水系統(tǒng)工控機(jī)上位機(jī)軟件導(dǎo)入。

不同系統(tǒng)間數(shù)據(jù)庫的導(dǎo)入導(dǎo)出這一過程中，需要注意以下事項(xiàng)：

1、由于一臺(tái)運(yùn)行IFIX的工控機(jī)被稱為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，而需要與其他系統(tǒng)建立起數(shù)據(jù)流的應(yīng)答時(shí)，就需要在化水系統(tǒng)上設(shè)立的節(jié)點(diǎn)增加污廢水系統(tǒng)和在線儀表系統(tǒng)這兩個(gè)遠(yuǎn)程節(jié)點(diǎn)，當(dāng)在配置中進(jìn)行設(shè)置成功后，才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集功能正常。

2、IFIX與PLC之間的接口稱為I/O驅(qū)動(dòng)器，需要在化水系統(tǒng)中增加其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)都需要在I/O驅(qū)動(dòng)器上進(jìn)行數(shù)據(jù)的添加，在數(shù)據(jù)塊增加過程中，對(duì)數(shù)據(jù)的類型選項(xiàng)要選擇正確并在enable處進(jìn)行打鉤處理保證數(shù)據(jù)是具有實(shí)效性的。當(dāng)確認(rèn)污廢水系統(tǒng)和在線儀表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)點(diǎn)均全部添加完畢之后，同時(shí)在化水系統(tǒng)的IFIX數(shù)據(jù)庫中所添加的數(shù)據(jù)點(diǎn)需要與原出處的配置和設(shè)置均一致。通過數(shù)據(jù)流的監(jiān)視狀態(tài)來查看添加的數(shù)據(jù)是否正常，即發(fā)送和接受處的數(shù)值是同等變化時(shí)便是代表數(shù)據(jù)流已經(jīng)建立好，為后續(xù)畫面的呈現(xiàn)搭建好了一座通訊橋梁。

3.2 量身定做各設(shè)備的彈出窗口和數(shù)值預(yù)警

當(dāng)化水系統(tǒng)能讀取污廢水系統(tǒng)和在線儀表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)之時(shí)，說明實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控的功能完成一大步了，剩下的工作便聚焦在IFIX畫面的編輯之上。IFIX軟件具有強(qiáng)大的友好畫面編輯工具，能夠依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)工藝流程使用一系列的工具和彈出小窗口來展示設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)。同時(shí)在畫面編制過程中，需要在化水系統(tǒng)上位機(jī)畫面中增加兩個(gè)按鈕，通過這兩個(gè)按鈕切入進(jìn)入污廢水系統(tǒng)畫面和在線儀表系統(tǒng)畫面，其中污廢水系統(tǒng)所切換的主要畫面有5個(gè)，在線儀表系統(tǒng)所含有的切換畫面共計(jì)12個(gè)，為此我們最終需要交付給運(yùn)行人員的畫面必定是屬于最簡明且易操作。在此過程也是技術(shù)難點(diǎn)聚集處，具體實(shí)施過程中難點(diǎn)在于系統(tǒng)的設(shè)備無法彈出相應(yīng)的窗口進(jìn)行操作，下面列舉兩處我們?nèi)绾喂タ穗y關(guān)的。

1、無法彈出閥門、泵、風(fēng)機(jī)及計(jì)量泵四種設(shè)備的控制窗口

由于污水和化水系統(tǒng)中閥門、泵、風(fēng)機(jī)和計(jì)量泵的控制窗口不是建立標(biāo)簽組來實(shí)現(xiàn)，而是采用在其編輯腳本中已定義好的模塊，再根據(jù)具體設(shè)備來引用窗體。為實(shí)現(xiàn)控制窗口的彈出，模塊和窗體均需要在腳本的工作臺(tái)應(yīng)用中進(jìn)行添加，同時(shí)將其所對(duì)應(yīng)的腳本語言一并進(jìn)行添加，最后也最為重要的就是要在腳本的工作臺(tái)應(yīng)用的全局量中進(jìn)行添加調(diào)用窗體的VB語言。

2、閥門、泵、風(fēng)機(jī)及計(jì)量泵四種設(shè)備無法與數(shù)據(jù)庫KKS碼對(duì)應(yīng)

由于污水系統(tǒng)上位機(jī)畫面的閥門、泵、風(fēng)機(jī)和計(jì)量泵都不是在腳本里面進(jìn)行KKS碼的添加來識(shí)別，而是采用編輯腳本中調(diào)用已制作好的excel表，其包含設(shè)備的KKS碼與名稱及相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)源。為實(shí)現(xiàn)設(shè)備與KKS碼相對(duì)應(yīng)需要把excel表放入到化水系統(tǒng)上位機(jī)的數(shù)據(jù)庫中保存，然后在系統(tǒng)樹的全局對(duì)象中設(shè)置一個(gè)變量使其實(shí)現(xiàn)引入數(shù)據(jù)庫的excel表進(jìn)行調(diào)用。值得一提的是在腳本的工作臺(tái)應(yīng)用中必須添加調(diào)用的VB語言，這樣才能實(shí)現(xiàn)設(shè)備與KKS碼的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

化水系統(tǒng)上位機(jī)的畫面增加兩臺(tái)機(jī)組在線儀表監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的高低限報(bào)警，以此加強(qiáng)運(yùn)行人員對(duì)系統(tǒng)設(shè)備的運(yùn)行狀況的熟悉度;同時(shí)也增加了污廢水系統(tǒng)的重要檢測(cè)數(shù)據(jù)的報(bào)警提醒，如此當(dāng)數(shù)據(jù)一旦出現(xiàn)高低限，就立馬出現(xiàn)在報(bào)警欄處及時(shí)提醒運(yùn)行人員進(jìn)行密切關(guān)注，做好參數(shù)的調(diào)整和工藝生產(chǎn)的優(yōu)化處理，這樣極大程度保證了設(shè)備和人員的生產(chǎn)安全和經(jīng)濟(jì)性。

3.3 借助通訊軟件達(dá)成設(shè)備操控的最后一公里

化水系統(tǒng)、污廢水系統(tǒng)和在線儀表系統(tǒng)都是機(jī)組的輔控系統(tǒng)，由于生產(chǎn)中都有一臺(tái)機(jī)組在運(yùn)行中，這些輔控系統(tǒng)都處于不間斷的運(yùn)行狀態(tài)。當(dāng)化水系統(tǒng)將污廢水系統(tǒng)和在線儀表系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)點(diǎn)、設(shè)備和畫面點(diǎn)添加完畢，在聯(lián)調(diào)過程中就需要非常注意，主要集中在不對(duì)設(shè)備和系統(tǒng)產(chǎn)生運(yùn)行生產(chǎn)的不良因素。例如造成設(shè)備誤動(dòng)和參數(shù)的不一致。為此在聯(lián)調(diào)過程中就需要安排一個(gè)運(yùn)行人員在就地確保現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)和信號(hào)和化水系統(tǒng)屬于一致性。以下展示了整個(gè)技術(shù)改造過程中的框架圖。

其中在聯(lián)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)在線儀表系統(tǒng)的設(shè)備數(shù)據(jù)會(huì)出現(xiàn)中斷現(xiàn)象，E為了解決這一問題，就借助其他的通訊軟件Keware和IFIX軟件中的OPC驅(qū)動(dòng)器來構(gòu)建起化水系統(tǒng)和在線儀表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)摹皹蛄骸标P(guān)系，通過對(duì)Keware軟件安裝、設(shè)置和IFIX軟件中OPC驅(qū)動(dòng)器的配置后了能在化水系統(tǒng)的上位機(jī)能夠?qū)崟r(shí)讀取在線儀表系統(tǒng)所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的在線值且不間斷，當(dāng)這通訊軟件搭設(shè)完畢后就完成了水處理系統(tǒng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)集中操控的最后一公里。

4技術(shù)效果后評(píng)估和趨勢(shì)研究

在化水運(yùn)行人員人手不夠的客觀因素下，在化水系統(tǒng)控制室兩臺(tái)工控機(jī)可以監(jiān)控在線儀表加藥和污廢水系統(tǒng)設(shè)備，大大減輕了化水運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，在沒有增加人力成本的情況下，實(shí)現(xiàn)了在化水控制室對(duì)所有設(shè)備的集中控制，很好的保證兩臺(tái)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

通過交付給運(yùn)行人員將近一個(gè)月后，系統(tǒng)運(yùn)行良好，整個(gè)技改工作順利完成。從經(jīng)濟(jì)效益而言：節(jié)約了費(fèi)用（大約30萬元），僅僅采用上層軟件的技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)了集中監(jiān)控功能。從能耗效益而言：通過此次技改實(shí)現(xiàn)了化水系統(tǒng)控制室兩臺(tái)工控機(jī)對(duì)在線儀表及加藥系統(tǒng)設(shè)備和污廢水系統(tǒng)的同時(shí)具備監(jiān)控功能，大大加強(qiáng)了對(duì)在線儀表和污廢水系統(tǒng)設(shè)備的安穩(wěn)運(yùn)行，從而保證兩臺(tái)機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

5結(jié)束語

隨著技術(shù)的日益更替，企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營上更趨向于節(jié)能增效，這只要聚集于人、財(cái)、物、力等方面上。其中在人這個(gè)層面更看重軟硬件的技能等的提升來適應(yīng)當(dāng)下的生產(chǎn)環(huán)境，比如說當(dāng)水處理系統(tǒng)集中控制之后，必然需要知曉的技能知識(shí)就增多了。在當(dāng)下的嚴(yán)峻環(huán)境，更加考驗(yàn)企業(yè)的創(chuàng)新創(chuàng)造力，在現(xiàn)有生產(chǎn)環(huán)境通過不斷找到能夠節(jié)能增效的技術(shù)點(diǎn)去讓企業(yè)更具生命力。

參考文獻(xiàn)

[1]薛迎成，舒鋒，王瑞臣，工業(yè)組態(tài)技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用;中國電力出版社，2009年版

[2]梁耀光，梁志坤，王小涓 工業(yè)控制新技術(shù)教程;華南理工大學(xué)出版社，2014年版

作者簡介：

[1]溫金蓮，性別女，自動(dòng)化中級(jí)工程師及講師，研究方向?yàn)镻LC和DCS控制方面