FIX在周庄水厂-自动化监控系统中的实践

• 关键词：电机,流量计,直流调速,工控

摘要：本文讨论了FIX在供水行业中的具体应用，重点讨论了送水泵房监控软件编制的过程。
关键词：FIX平台 工艺流程 监控系统 数据库 开关量 模拟量

周庄水厂是河南许昌市西部最大的净水厂，始建于1985年，当年投产，其供水量为4万吨／日。1999年初，周庄水厂扩建工程动工，并于2000年底竣工投产，供水规模增至10万吨／日。新厂扩建规划设计时，决定采用美国Intellution公司的FIX工业自动化监控软件为开发平台，建立“水厂自动化监控管理系统”，解决多年来一直困绕的问题，经过2年来的运行，系统基本
1、实现了对取水泵房工艺流程进行监控，当设备运行出现故障、 参数越限、违规操作时，系统应发出报警信号并显示故障位置；
2、实现了对加药房工艺流程、设备运行状况、氯泄露指示、药池液位等进行监控，当设备出现故障或某一参数异常，系统应发出声、光报警信号，显示画面、提示信息以及故障位置；
3、实现了对沉淀池、滤池、冲洗泵房的工艺流程以及排泥行车的运行状况、排泥虹吸的形成和破坏等进行监控，并显示滤池的冲洗、过滤、申请、等待工作状态和滤池累计工作时间；
4、实现了对送水泵房的机泵设备运行状况、出厂压力、清水池水位、出厂流量、电机电流以及阀门的运行状态进行监控。
为了解决以上问题，下位系统使用了OMRON Cl000 PLC完成现场监测层、数据处理层的工作；上位系统采用FIX平台进行管理。从FIX平台使用上看，FIX平台不但有效的解决了以上问题，还可以支持第三方应用程序的运行，具有操作简单、管理方便、安全性、维护性、可移植性、稳定性强等特点，给现场操作者提供简洁、丰富多彩的画面显示及设备状态运行信息。鉴于文章篇幅有限，不能逐一探讨，在这里只讨论送水泵房监控软件的编程问题。
一、 送水泵房的工艺及控制流程
（1）送水泵房的工艺流程
送水泵房为“水厂自动化监控管理系统”中的一个部分，最大供水量达10万吨／日。主要设备有：5台离心式560S—44/1870/49型送水泵，其中：1#一5#送水泵为定速泵，配用Y450—36/4/440型电机。每台送水泵配一台出水电动阀、一个吊水电磁阀；2台立式潜水泵(排水用)；2台真空泵(送水泵真空吊水用)。此外，设备还有12面高压开关柜、16面低压配电柜、1台315kVA变压器、1台400KVA变压器、3台超生波流量计、1台PH计、1台余氯分析仪、6台电容式水位计、3台压力计等。
离心式送水泵在清水池水位有效水深1.8米以上时，为自灌式；1.8米以下需进行真空吊水。水泵开停台数，根据清水池的水位、服务压力和流量的参数自动优化组合，并把机泵的运行状态及时的返回给上位机，给水厂级调度提供时实数据；排水泵根据集水坑水位、真空泵根据真空吊水要求由本车间操作人员自行确定开停泵。在电气回路中，高、低压开关柜倒闸均为人工操作，电量和仪表读数需值班人员定时抄表记录。
（2）送水泵房的控制流程
泵房内的机泵控制，采用现场手动控制方式和一步化开停机程序控制，运行的机泵出
现故障时，备用机泵自动开启。当开泵指令发出后，系统根据取水泵房的开机情况、清水池水位高低以及出厂水的压力来决定是否启动水泵，以上情况符合开机，则启动电机，打开对应出水阀门。水泵若未能按程序操作，则报警。水泵电机发生故障，自动关闭阀门，并发出故障信号，同时备用泵自行投入运行。接到关泵指令，先关闭对应出水阀门，水泵再停止运转。每次增开水泵时，以运行量计台时少的泵投入运行，减少运行水泵时，则应运行量计台时多的泵退出运行。
二、送水泵房的监控功能
通过对送水泵房业务需求和功能需求的分析，把送水泵房作为相对独立的部分进行监控，不但要能实现就地控制的各种功能，还要能实现手动控制、就地控制和远程控制的相互切换，当系统出现故障时，送水泵房仍能实现就地控制。
1、控制功能
在计控工作方式下，设备控制又分自动、联控和单步三种方式，它们是向下兼容。具有自动控制方式的泵，在转换开关处于计控位置时，便立即进入自动控制状态。如排水泵根据集水坑水位、真空泵根据真空吊水要求自动进行开停控制。送水泵开停控制则需从键盘进行激活。另外，对两路高压进线可通过键盘进行倒闸控制操作。
2、监测功能
不论设备处于哪种工作方式下，即使在手动方式下，系统具有对设备的状态和参数实时监测功能。监测信号的设置是根据设备控制流程需要、保护设备安全需要、生产管理需要和提供设备故障查询而选定的。
3、通信功能
送水泵房的四台PLC作为水厂级监控系统的远程终端，在实际运行中，机组启动时，下位机监测启动过程，对大量的启动数据进行处理。发送中断，告知上位机启动的机组号，上位机接到信号后读取启动数据，绘制启动曲线。正常运行后，上位机间隔15min读取下位机中的数据。通过I／O驱动器软件接口RS232—RS485与PLC通讯,获取画面显示、报警查询参数设置、定值修改等数据。
4、故障报警功能
（1）正常运行的水泵机组，当电机电流、电机温度超限时，发出报警信号，并能够按照停机程序停机。
（2）正常运行的水泵机组，当清水池水位低于下限时，发现报警信号，并能按照停机程序停机。
（3） 当供电电压越限或掉电时，发出报警信号，提示值班人员。
三、监控软件的编制
1、编程环境
水厂级监控系统是以Intellution FIX为开发平台，采用可视化开发技术进行图形界面的过程处理，实时显示图形，用户界面清晰，在上位机和大型模拟屏上显示整个工艺参数、工艺流程及设备状态，操作人员可以清晰、直观地监视系统的运行状况。各种操作均以按钮、下拉菜单、列表框来实现，紧急情况下，能对泵房的水泵机组进行手动控制、就地控制和远程控制控制。送水泵房的监控软件是在OMRON的SSS或CPT梯形图软件平台上开发的，该平台可以实时采集泵房内所有的监控信号，并生成所需的派生信号发送给上位机。
2、送水泵监控软件的编制
（1） 每台送水定速泵共设有监控信号参数24个，送水定速泵监控逻辑如图：
真空吊水形成信号 非 AND 开真空吊水电磁阀
开真空吊水电磁阀脉冲
泵运行状态 非 AND AND 关阀
出水阀全关到位 非
关泵脉冲
真空的形成 AND AND 开泵
就地控制电源正常
出水阀门全关
控台联动状态
泵停止状态
泵非故障状态
清水池水位状态
开泵脉冲
出水阀门全开到位 AND 关阀
关阀脉冲
泵电流超过 42 A AND 报警并紧急停泵

延时8s
泵运行状态 AND 紧急停泵
紧急停泵脉冲
泵电机电源指示 AND AND 开泵
泵电机运行指示
泵计控指示
集水坑高水位

开泵脉冲
出水阀全关 非
泵运行状态 AND 发关出水阀 延时60s AND 再发关出水阀 延时60s AND 报警
停泵脉冲 出水阀全关 AND OR 停泵
（2）排水泵、真空泵的监控逻辑图（略）
3、面向实体的监控界面
送水泵房的监控系统定义了监控显示画面18幅，在定义中，首先定义了具有优先级的多进程多任务的调度功能；并且着重注意了图符、色彩的合理运用、动画效果的点缀与主体词汉化等，增加了人机界面的友好性。在操作画面上设计了中文主菜单选择画面，通过该中文画面可直接进入各操作画面，操作简单、方便。监控显示画面具有丰富<