基于iFIX的动力能源集控系统设计与实现 - 文章

基于iFIX的动力能源集控系统设计与实现

作者：龙岩卷烟厂黄珍美

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1、引言

工控组态软件是从PLC、现场计量仪表等设备中实时采集数据、发出控制指令并监控系统正常运行的一种软件包，它能充分利用本身的图形编辑功能，以动画的方式显示监控设备的运行状态，大大提高了软件开发的效率和可靠性，在工业控制领域得到了广泛应用。龙岩卷烟厂动力能源集控系统为iFIX的计算机监控系统，该系统对动力中心在生产过程约900个模拟过程量数据和700多个开关过程量状态进行采集，实现了能耗数据的实时采集、现场数据显示和远程监控，并对能耗数据进行统计、分析。本文主要介绍了基于iFIX组态软件环境下的实现机制，开发了能耗实时数据采集和接口程序设计，对水、电、气、汽在整个生产过程实时采集并进行累计计算，同时具有显著的节能效果。

2、动力能源集控系统网络结构

龙岩卷烟厂iFIX动力集控系统（如图1），整个系统安装在动力中心集控室，包括2台SCADA（SCASA1、SCASA2）服务器、web服务器和数据接口服务器，采用双热备形式，主要用于数据采集、网络管理、数据处理、计算、统计分析及存储，同时管理动力机组事件、现场报警、系统设备动作、操作员操作日志和模拟量历史数据库，完成系统故障自动诊断，通过该服务器向各分系统发送各种数据信息和控制命令，若任一台服务器出现故障，无须人工干涉可在10秒内自动切换到另一台服务器工作，也可以进行手动切换。一台WEB服务器，系统通过该服务器提供WEB发布功能，允许授权用户使用标准的Internet浏览器（如Microsoft Internet Explorer或Netscape Navigator）在全厂网络连接到的任何地方查看动力集控系统的过程数据和图形，通过浏览器读取生产现场的实时数据、报警数据和生产状况，各能源耗用部门可以通过浏览器读取本部门水、电、气、汽的使用情况。一台数据接口服务器，通过该服务器，将SCADA实时数据库信息转换为标准大型数据库格式（如ORACLE数据库），为全厂MES系统提供公共使用的标准接口，各能源耗用车间或部门的能源管理分站可利用MES据接口服务器获取该部门能源耗用状况数据进行查询。在动力集控室的计算机用光纤相连，构成千兆以太网络，通过交换机连接到动力系统的各个数据使用端，实现了统一平台管理，可以根据运行需要，实时监控动力中心的运行状态。

图1 动力能源集控系统网络结构

3、动力能源集控系统软件设计

动力能源集控系统是采用了iFIX开发的应用程序，包括组态设计、安全机制、报警服务、可靠性设计和数据接口技术应用。它集成了COM/DCOM、OPC、VBA、ActiveX等最先进的现代软件技术，使所有的应用组件都有可以无缝集成到一个系统中，并且数据可以很方便地在网络上共享，并与实时数据交互工作，组态不仅提供了所有图形，文本和数据；同时可以通过动态和趋势图形工具生成容易操作和理解的画面，在运行和组态环境之间可快速完成测试对画面的修改，可以直接读写PLC所有变量，对采集到的实时数据进行监控。

3.1 iFIX软件设计

iFIX组态设计包括控制和监控组态、报警、报表和历史趋势组态，iFIX数据库编辑器导入PLC的I/O标签点，提供的连续控制图、顺序控制图、梯形逻辑图、设定点程序处方编制等功能，并实现工艺流程画面上显示量与数据库中PLC I/O点的数据连接，形成用户特定的人机交互界面，以方便操作；设计历史趋势画面，并能实时检测生产过程的重要数据，按钮脚本程序以完成画面切换、参数设定及控制、工作方式切换等功能；建立报表数据库并编辑脚本程序完成系统的报表功能。

如图2所示，其中最重要的是流程图画面设计，由iFIX提供的绘图工具和丰富的图形等元素来形成特定的人机界面。具体包括：配电装置、锅炉、工艺流程等几十个主画面。

图2 动力能源集控系统软件结构图

3.1.1 iFIX安全机制

为了保证动力中心生产运行的需要，iFIX通过设置以安全级别为基础的各种用户操作权限进行控制，明确操作人员的职责范围，保证正常操作，禁止越权操作，防止操作人员误修改源程序。在设计监控程序的时候分配不同的权限给不同的操作者，保证各级控制命令的准确发送。系统的WEB服务器将SCADA系统数据在企业内部网上发布，其它用户也可以在经过授权的情况下访问SCADA系统的实时和历史数据。

3.1.2 iFIX报警服务

iFIX提供了报警服务，报警服务可用于生成、显示、存储报警和信息，并将报警和信息发送到网络上的任意节点，与iFIX相连的打印机、磁盘文件、报警概要显示、报警历史窗口以及多媒体报警系统，把动力系统中存在的故障，按工艺要求定义各报警点，设置报警点的高低限，当系统或设备发生故障时自动登记在数据库中，并在终端机上显示，对操作人员工作响应的故障，可按键屏蔽报警声音，未响应的故障持续发出声光报警，并用红色进行闪烁指示。

3.2 动力能源集控系统可靠性设计

本系统集数据采集、监控、显示、打印、管理于一体，具有较高的安全性，同时也对系统的可靠性提出了更高的要求，为确保系统可靠、稳定运行，采取了以下措施：

（1）过程控制层采用了可编程控制器PLC作为系统控制器，实现设备的自动控制，提高了设备的有效运行率；

（2）锅炉系统采用锅炉本体用油、用水的自动补给；

（3）压空、真空系统采用空压机主机与辅机的启停联动控制方法，根据母管压力自动启停空压机，改变加载、卸载状态，并在设备故障时，自动投入备用设备；

（4）制冷系统采用制冷机组主机与辅机的启停联动控制方法，根据供、回水温差自动启停冷水机组，自动调节冷冻水供、回水压差，并在设备故障时，自动投入备用设备；

（5）配电系统采用断路器的远程分合闸控制及电能参数的自动采集；支持投影墙显示; 运行参数动态显示及报警指示。

3.3 数据接口技术在动力能源集控系统中的应用

在动力集控系统中，采用三层体系结构，在数据层中采取的是直接使用底层PLC的数据源，在iFIX的VBA上开发了采集数据记录对象，主要是水、电、汽的消耗量，通过过程调用监控数据采集系统应用程序接口函数从iFIX数据库中提取数据，以ODBC方式连接（开放式数据接口），数据库采用SQL server的技术方案，分表向上层发送标签、实时数据及发送时间三个参数，同时作为Windows NT上的客户端，写入Oracle8.i大型数据库的表中，在此通过Web server的数据服务模块连接到企业的局域网，在授权下客户端远程浏览。数据接口技术主要完成了iFIX实时信息传送到接口数据库的功能：一方面提供生产实时信息如锅炉、空压、制冷机的状态、电路状态等信息，另一方面向MES系统提供生产的历史数据查询,如各车间的水电汽的消耗（单耗）报表等。（如图3）

图3 系统数据接口流程图

4 结束语

动力能源集控系统经过2年多运行和使用，组态软件iFIX的动力能源集控系统具有实时性高，安全可靠，接口方便的特点，本系统不仅拥有丰富的监控功能，而且可以实现服务器和操作站间的网络通讯、数据交换，对动力中心的实时控制有很好的效果，解决了iFIX数据接口方面的存在的一些技术难题，实现了生产过程能耗数据的远程监测和网络管理以及数据的共享，实现冗余技术，系统稳定可靠，提高了动力中心的作业率，为整个企业降低能源消耗产生了明显的作用，为烟草企业的生产带来了较大的直接和间接的经济效益。

参考文献
[1] 龙岩卷烟厂动力中心能源集控系统设计方案。
[2] IFIX中文手册 Intellution 公司提供。
[3] 马宝甫，FIX工控组态软件及其在油田注水站监控系统中的应用，工业控制计算机，2000：33-36(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (8/22/2005)


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