中山中法供水有限公司生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)改造介紹

李強盛
中山市大豐自來水有限公司

【提要】:中山中法供水有限公司是中山市的主力供水廠，本文主要就Intouch8.0工控組態(tài)軟件在生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)改造中的應(yīng)用作一簡單介紹，并給出了幾點改造體會。

1.改造背景

　　中山中法供水有限公司是目前中山市最大的供水廠，日供水能力達(dá)50萬m³，全廠于1986年動工興建，分四期建成。1999年建立了包括原水泵房、加氯系統(tǒng)、投礬系統(tǒng)、沉淀池、V-型濾池以及清水泵房等PLC子站的DCS生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)，1999年到2004年間通過改造逐步升級了各子站PLC。此系統(tǒng)各子站采用Modicom PLC，中控室監(jiān)控電腦通過多路開關(guān)和前端機（前端機一備一用）同現(xiàn)場PLC通訊，采用雙絞線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送，通訊協(xié)議為Modbus。系統(tǒng)監(jiān)控軟件為INDUSTAR公司的TOPKAPI VISION 32。
　　經(jīng)過多年的運行，生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)存在如下問題：
　　A、前端機沒有配件可以采購，如果出現(xiàn)故障將使監(jiān)控系統(tǒng)無法運行；
　　B、系統(tǒng)擴展性、開放性較差。

2.改造工程

2.1 工藝要求和監(jiān)控系統(tǒng)構(gòu)成
　　中山中法供水有限公司生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

　　生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)能對全廠的工藝參數(shù)、電氣參數(shù)和設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視、控制以及參數(shù)超限的報警、聯(lián)鎖。操作站能給各類人員（操作員、組態(tài)工程師、管理人員）提供監(jiān)控、組態(tài)、維護的良好“人-機”界面，各類人員可以通過鍵盤和鼠標(biāo)進(jìn)行操作，操作級別可以通過鍵鎖和口令來實現(xiàn)；在操作站上，應(yīng)有相應(yīng)畫面可以供工藝操作人員操作和監(jiān)視工藝過程。工程技術(shù)人員能夠在工程技術(shù)人員畫面上方便的進(jìn)行系統(tǒng)的生成、用戶流程圖及各類圖形的生成，以及各類紀(jì)錄、報表生成；維護人員能夠利用維護人員畫面方便地進(jìn)行整個系統(tǒng)的維護工作；報警功能；趨勢功能；診斷功能；打印、紀(jì)錄功能；數(shù)據(jù)通訊功能；模擬屏顯示等。
　　根據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)要求，充分考慮到其在公司生產(chǎn)管理方面的可靠性和實用性，監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計為如圖2所示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　系統(tǒng)現(xiàn)場控制站采用Schneider 電氣Modicon TSX Micro和 TSX Premium系列PLC，系統(tǒng)上位組態(tài)軟件采用Woderware Intouch8.0，I/Oserver采用Modicon MODBUS Ethernet，監(jiān)控計算機采用IBM微機2臺，交換機為3COM17203，數(shù)據(jù)庫采用Woderware InSql8.0。

圖2：新系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2.2-Intouch軟件配置
　　水處理生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中所有主要儀表和運行設(shè)備以及系統(tǒng)運行狀態(tài)等均在人機界面中得到體現(xiàn)。
　　系統(tǒng)制作了一幅生產(chǎn)工藝流程總界面，此畫面根據(jù)生產(chǎn)工藝流程制作，能顯示各個工藝的主要數(shù)據(jù)和各主要設(shè)備的運行狀態(tài)。系統(tǒng)制作了中法原水泵房、中法加藥系統(tǒng)、南系后加氯系統(tǒng)、前加氯北系后加氯、南系沉淀池、北系沉淀池、V-型濾池、北系清水泵房、南系清水泵房等9幅工藝流程主界面以及通訊網(wǎng)絡(luò)界面。在每幅主畫面中顯示相應(yīng)子站的設(shè)備運行狀態(tài)、系統(tǒng)運行參數(shù)和儀表數(shù)值，采用點擊進(jìn)入的方法對各項參數(shù)、狀態(tài)進(jìn)行查看，并對設(shè)備控制方法和參數(shù)修改。在主畫面中，配置了故障處理界面（包括“故障確認(rèn)”和“故障復(fù)位”），當(dāng)有故障時，能通過其進(jìn)行確認(rèn)和復(fù)位，如果不進(jìn)行確認(rèn)和復(fù)位則無法對設(shè)備進(jìn)行操作。通訊網(wǎng)絡(luò)界面用來監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)通訊情況，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)有問題時可以通過其查看故障情況。另外，還配置了趨勢組畫面和數(shù)據(jù)總攬畫面。配置了原水濁度、原水PH、待濾水濁度、濾后水濁度、濾后水余氯、出廠水濁度、出廠水余氯、出廠水流量、電機電流、電機溫度等重要數(shù)據(jù)的實時趨勢和歷史趨勢。配置趨勢畫面時，為了達(dá)到準(zhǔn)確、清晰和易于使用的目的，根據(jù)我公司生產(chǎn)工藝的特點把重要數(shù)據(jù)按規(guī)律以組的方式配置了各趨勢界面。另外，為了方便對異常情況的查詢和分析，特別配置了自定義曲線界面。
　　同原系統(tǒng)比，InTouch8.0提供了公式換算，能夠通過寫腳本的方式獲取需要換算的參數(shù)。例如為了監(jiān)視我司原水可能出現(xiàn)的咸潮，我們需要知道氯化物含量這一參數(shù)。而氯化物含量參數(shù)需要通過電導(dǎo)率來換算。換算腳本為：

　　IF AR400020 <= 500 THEN
　　　AR400022 = AR400020 * 0.26 - 55;
　　ELSE
　　　AR400022 = AR400020 * 0.36 - 110;
　　END IF;
　　其中：AR400020：取水口電導(dǎo)率中轉(zhuǎn)標(biāo)記
　　　　　AR400022：取水口氯化物中轉(zhuǎn)標(biāo)記

　　報警配置：Intouch使用兩種方式來通知操作人員有關(guān)過程活動的情況：報警和事件。報警是過程狀態(tài)出現(xiàn)問題時發(fā)生的警告，要求操作人員做出響應(yīng)。事件表示系統(tǒng)正常狀態(tài)時的消息，不要求人員響應(yīng)。
　　創(chuàng)建了報警顯示畫面，顯示報警摘要和報警歷史。
　　過程變量報警期間，在設(shè)備所在任一畫面中以數(shù)字閃爍和改變數(shù)字顏色的方式提示。為了加強對公司用氯的安全監(jiān)視，總界面制作了漏氯報警畫面，能提供聲音（系統(tǒng)調(diào)用PlaySound函數(shù)以聲音的方式提示報警）和圖畫報警。
2.3通訊的實現(xiàn)
　　本系統(tǒng)中IBM微機網(wǎng)卡通過工業(yè)以太網(wǎng)與Modicon網(wǎng)絡(luò)模塊連接，使用TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)上下位之間通信。I/O Sever 采用Modicon MODBUS Ethernet，實現(xiàn)InTouch和PLC之間的數(shù)據(jù)交換。InTouch使用由三部分組成的命名慣例來識別I/O服務(wù)器程序中的數(shù)據(jù)元素，這三個部分是應(yīng)用程序名、主題名和項目名。要從另一應(yīng)用程序取得數(shù)據(jù)，客戶端程序(InTouch)需要通過指定上述三項來打開通往服務(wù)器程序的通道。
　　由于公司濾池控制系統(tǒng)采用的PLC型號較老，改造前監(jiān)控電腦通過前端機同現(xiàn)場濾池CP柜PLC通訊。因為 CP柜PLC不支持TCP/IP協(xié)議，所以改造時在現(xiàn)場加一臺中轉(zhuǎn)PLC，PLC讀CP柜數(shù)據(jù)并通過TCP/IP協(xié)議同InTouch通訊。

圖3：濾池通訊

　　與供水總公司的數(shù)據(jù)通訊。我公司只涉及水的生產(chǎn)而不涉及城市供水管網(wǎng)的經(jīng)營管理。中山市供水總公司調(diào)度系統(tǒng)需要采集我公司的相關(guān)數(shù)據(jù)。供水公司同我公司的生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的通訊流程如圖4所示。INSQL8.0保存實時和歷史數(shù)據(jù)，能使其它需要工藝數(shù)據(jù)的用戶方便地獲取采集數(shù)據(jù)。

圖4:同供水總公司通訊

3.總結(jié)和體會

　　InTouch工控組態(tài)軟件方便，易用，開發(fā)自由度較大，功能較強，大大縮短了設(shè)計周期。目前，本系統(tǒng)已成功投入中法生產(chǎn)自控系統(tǒng)中。新監(jiān)控系統(tǒng)自2004年年底投入運行以來，系統(tǒng)可靠性高，運行穩(wěn)定，維護量比老系統(tǒng)大為減少，提高了對生產(chǎn)工藝的監(jiān)控能力，提升了控制水平，利于生產(chǎn)安全的提升。
　　通過此次改造，有如下體會：
　　1.需要對整個生產(chǎn)工藝有相當(dāng)?shù)牧私猓瑢ΜF(xiàn)場控制非常熟悉，包括現(xiàn)場儀表和PLC技術(shù)，需要對軟件運用相當(dāng)熟練；
　　2.同生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的使用者生產(chǎn)人員進(jìn)行深入交流，了解其要求和需要，結(jié)合系統(tǒng)具體情況予以滿足；
　　3.監(jiān)控系統(tǒng)作為生產(chǎn)控制的核心，要求在技術(shù)上具備先進(jìn)性和適用性，使用方面簡單可靠，且應(yīng)當(dāng)具有相當(dāng)?shù)男詢r比。

參考文獻(xiàn)

[1] Woderware Intouch用戶指南
[2] Woderware Factorysuite SQL Access Manager用戶指南
[3] 生產(chǎn)工藝操作規(guī)程　中山中法供水有限公司