實現火電廠水處理跨區域集中監控的技術創新

摘要：工業4.0時代的到來，將工業控制系統的智能化提上一個新高度。同時隨著現在技術的不斷革新及電力系統生產的日趨嚴峻，火力發電廠生產所需的原材料及外在面臨環境處于不斷攀升的狀態下，在現有的系統模式之下不斷采用創新精神運用在工業制造之上秉著將生產活動趨于自動化和智能化，將大大減少了人力財力的投入成本，并在一定情境下實現增效節能的效果。通過工業互聯網的數據相通性，作者自主研究在五沙熱電廠一期化水系統實現對污水系統的監控功能，在二期化水系統實現對爐水在線加藥系統的監控功能。最大程度上節約項目實施的投入經費，并且在運維人員數量不足的情況之下，起到了緩解人員工作強度的緊張，真正為企業做到了減耗增效的功能。

關鍵詞：工業4.0;技術創新;減耗增效

1本論文技術背景

順德五沙熱電廠因工程初期設計，污廢水處理系統、爐水在線儀表監控系統及化學制水系統作為各自獨立的系統，運行人員在化水控制室內的工控機無法監控污廢水處理和爐水在線儀表兩個系統設備的運行。隨著化水二期系統設備的投產造成化水運行人員管轄設備的劇增。在運行人員數量少的情況下，為了調整運行參數經常需要在化水車間、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，互相間隔均在300米，更甚者達800米，如此就出現了耗時耗力的現象，運行人員的工作效率效率也隨著降低，對兩臺機組的穩定運行必將造成一定的危害影響。

2立足于現有模式提出創新理念

污廢水處理系統、爐水在線儀表監控系統及化學制水系統作為各自獨立的控制系統，均設有不同的PLC成套設施來完成各區域設備的控制功能。即運行人員通過工控機的上位機軟件所呈現設備的實時狀態和數據顯示，依據現場工藝要求進行設備操作和參數的調整，再借助下位機PLC模塊輸出指令去操控就地的設備啟停或參數的變化。從網絡拓撲圖來看，以上三個系統都有與BOP輔網控制網絡相接連，圖一清晰明確展示了化水等三個系統與BOP輔網網路的拓撲圖，而這便是能夠將水處理跨區域集中監控的創新理念基石所在。

從技術層面分析，化水控制室、污水控制室和爐水加藥室能與BOP控制在數據流達成可交換性，這就表明這幾個系統之間的交換機所在網段必定屬于同一個區域內。基于這一點及考慮運行人員配置等因素，最終將創新理念轉換成可實施性的方案出來，即集中將污水控制室和爐水加藥室所涉及到的設備借助上層網絡技術的創新全部遷移至化水控制室實現統一監控和調配。為了解決這一難題，使化水控制室的工控機能直接實現在線儀表系統設備和污廢水系統設備的監控，最經濟有效的方案便是采取上位機軟件IFIX來實現該功能方式。

3具體實施細則及技術難點攻克

3.1 運用IFIX軟件整合三系統涉及的數據點齊聚一堂

為了實現集中監控的功能，需要知曉各系統所使用的上、下位機軟件都是什么。在線儀表系統和化水系統的上位機軟件均是IFIX4.0版本，在工程軟件上就不存在需要轉換的問題，而污水系統采用的是IFIX3.5版本，則需要進行工程軟件上的轉換問題。化水系統和污廢水系統下位機使用的是GEFanuc的PLC，而在線儀表系統采用的是西門子300系列CPU。

由于三個系統上位機使用的都是IFIX軟件，根據IFIX軟件的數據庫具有分布式的特性，通過MBE/OPC/S7等通訊驅動器建立起與不同PLC的數據流交換。同時三個系統在BOP輔網段是處于不同的節點號上，通過同一網段實現互訪的功能。

每個設備接入進PLC內部程序并能在上位機畫面上顯示時，就必須通過一些實時的數據點來體現設備當前的狀態信號等，例如水泵的啟停指令或反饋，風機的啟停指令或反饋，壓力、液位、流量和溫度等，而這些數據信號總體就被分成了模擬量輸入點，模擬量輸出點，開關量輸入點和開關量輸出點共計4大類型。為了能在化水控制室監控到污廢水系統和在線儀表系統的設備參數之時，就需要統計出需要遷移的兩個系統所含的這四大類型數據點分別是多少個。IFIX數據庫具有導入導出的強大功能，在此處便可借助這一功能將污廢水系統和在線儀表系統的數據點表先在所屬的工控機上位機軟件中進行導出，然后將導出的（.csv）的數據庫文件在化水系統工控機上位機軟件導入。

不同系統間數據庫的導入導出這一過程中，需要注意以下事項：

1、由于一臺運行IFIX的工控機被稱為一個節點，而需要與其他系統建立起數據流的應答時，就需要在化水系統上設立的節點增加污廢水系統和在線儀表系統這兩個遠程節點，當在配置中進行設置成功后，才能實現數據的采集功能正常。

2、IFIX與PLC之間的接口稱為I/O驅動器，需要在化水系統中增加其他系統的數據點都需要在I/O驅動器上進行數據的添加，在數據塊增加過程中，對數據的類型選項要選擇正確并在enable處進行打鉤處理保證數據是具有實效性的。當確認污廢水系統和在線儀表系統的數據點均全部添加完畢之后，同時在化水系統的IFIX數據庫中所添加的數據點需要與原出處的配置和設置均一致。通過數據流的監視狀態來查看添加的數據是否正常，即發送和接受處的數值是同等變化時便是代表數據流已經建立好，為后續畫面的呈現搭建好了一座通訊橋梁。

3.2 量身定做各設備的彈出窗口和數值預警

當化水系統能讀取污廢水系統和在線儀表系統的數據之時，說明實現集中監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軟件具有強大的友好畫面編輯工具，能夠依據現場工藝流程使用一系列的工具和彈出小窗口來展示設備的實時狀態。同時在畫面編制過程中，需要在化水系統上位機畫面中增加兩個按鈕，通過這兩個按鈕切入進入污廢水系統畫面和在線儀表系統畫面，其中污廢水系統所切換的主要畫面有5個，在線儀表系統所含有的切換畫面共計12個，為此我們最終需要交付給運行人員的畫面必定是屬于最簡明且易操作。在此過程也是技術難點聚集處，具體實施過程中難點在于系統的設備無法彈出相應的窗口進行操作，下面列舉兩處我們如何攻克難關的。

1、無法彈出閥門、泵、風機及計量泵四種設備的控制窗口

由于污水和化水系統中閥門、泵、風機和計量泵的控制窗口不是建立標簽組來實現，而是采用在其編輯腳本中已定義好的模塊，再根據具體設備來引用窗體。為實現控制窗口的彈出，模塊和窗體均需要在腳本的工作臺應用中進行添加，同時將其所對應的腳本語言一并進行添加，最后也最為重要的就是要在腳本的工作臺應用的全局量中進行添加調用窗體的VB語言。

2、閥門、泵、風機及計量泵四種設備無法與數據庫KKS碼對應

由于污水系統上位機畫面的閥門、泵、風機和計量泵都不是在腳本里面進行KKS碼的添加來識別，而是采用編輯腳本中調用已制作好的excel表，其包含設備的KKS碼與名稱及相對應的點源。為實現設備與KKS碼相對應需要把excel表放入到化水系統上位機的數據庫中保存，然后在系統樹的全局對象中設置一個變量使其實現引入數據庫的excel表進行調用。值得一提的是在腳本的工作臺應用中必須添加調用的VB語言，這樣才能實現設備與KKS碼的對應關系。

化水系統上位機的畫面增加兩臺機組在線儀表監測數據的高低限報警，以此加強運行人員對系統設備的運行狀況的熟悉度;同時也增加了污廢水系統的重要檢測數據的報警提醒，如此當數據一旦出現高低限，就立馬出現在報警欄處及時提醒運行人員進行密切關注，做好參數的調整和工藝生產的優化處理，這樣極大程度保證了設備和人員的生產安全和經濟性。

3.3 借助通訊軟件達成設備操控的最后一公里

化水系統、污廢水系統和在線儀表系統都是機組的輔控系統，由于生產中都有一臺機組在運行中，這些輔控系統都處于不間斷的運行狀態。當化水系統將污廢水系統和在線儀表系統相關聯的數據點、設備和畫面點添加完畢，在聯調過程中就需要非常注意，主要集中在不對設備和系統產生運行生產的不良因素。例如造成設備誤動和參數的不一致。為此在聯調過程中就需要安排一個運行人員在就地確保現場設備狀態和信號和化水系統屬于一致性。以下展示了整個技術改造過程中的框架圖。

其中在聯調過程中發現在線儀表系統的設備數據會出現中斷現象，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驅動器來構建起化水系統和在線儀表系統的數據傳輸的“橋梁”關系，通過對Keware軟件安裝、設置和IFIX軟件中OPC驅動器的配置后了能在化水系統的上位機能夠實時讀取在線儀表系統所有數據點的在線值且不間斷，當這通訊軟件搭設完畢后就完成了水處理系統設備實現集中操控的最后一公里。

4技術效果后評估和趨勢研究

在化水運行人員人手不夠的客觀因素下，在化水系統控制室兩臺工控機可以監控在線儀表加藥和污廢水系統設備，大大減輕了化水運行人員的勞動強度，提高工作效率，在沒有增加人力成本的情況下，實現了在化水控制室對所有設備的集中控制，很好的保證兩臺機組的安全穩定運行。

通過交付給運行人員將近一個月后，系統運行良好，整個技改工作順利完成。從經濟效益而言：節約了費用（大約30萬元），僅僅采用上層軟件的技術創新實現了集中監控功能。從能耗效益而言：通過此次技改實現了化水系統控制室兩臺工控機對在線儀表及加藥系統設備和污廢水系統的同時具備監控功能，大大加強了對在線儀表和污廢水系統設備的安穩運行，從而保證兩臺機組的穩定運行。

5結束語

隨著技術的日益更替，企業生產運營上更趨向于節能增效，這只要聚集于人、財、物、力等方面上。其中在人這個層面更看重軟硬件的技能等的提升來適應當下的生產環境，比如說當水處理系統集中控制之后，必然需要知曉的技能知識就增多了。在當下的嚴峻環境，更加考驗企業的創新創造力，在現有生產環境通過不斷找到能夠節能增效的技術點去讓企業更具生命力。

參考文獻

[1]薛迎成，舒鋒，王瑞臣，工業組態技術基礎及應用;中國電力出版社，2009年版

[2]梁耀光，梁志坤，王小涓 工業控制新技術教程;華南理工大學出版社，2014年版

作者簡介：

[1]溫金蓮，性別女，自動化中級工程師及講師，研究方向為PLC和DCS控制方面