热电厂水处理监控系统的设计与实现 2页

630化工自动化及仪表第38卷热电厂水处理监控系统的设计与实现李满天(大庆油田热电厂，黑龙江大庆163314)摘要设计了以工控机为上位机、PLC为下位机的某热电厂水处理监控系统。详细分析了基于WinCC的上位机监控系统的设计思路，叙述了通过监控软件实现水处理监控的方法。关键词热电厂水处理监控系统可编程逻辑控制器PCs7WinCC中图分类号TP277文献标识码A文章编号1000·3932(2011)05m630旬2锅炉、热网给水的品质和流量是保证发电机组安全经济运行以及供热系统平稳运转的必要条件之一⋯。大庆油田热电厂水处理系统主要负责锅炉补给水、热网补充水、发电机内冷水制供等工作，以及各种水处理设备失效后的再生操作和锅炉补给水的加氨处理操作。在大庆油田热电厂水处理系统中，采用基于PLc和上位工控机的PCS7控制系统。工控机本身可代替PLC的编程器，在工控机上通过软件模拟传统的硬件操作控制台，大大提高了水处理系统工作效率，并能实时显示关键控制参数和设备状态，起到监控作用，实现了水处理系统的自动化和可视化”一o。1监控系统结构设计和布置采用工业控制计算机作上位机，双主机(双机双缆热备用)配置的两台西门子S7_400PLc作下位机。整个系统可以分为3层，包括生产管理层(水处理集控室)、现场控制层(PLc控制站)及就地控制层。现场各种数据通过现场采集器件进行采集，并通过PLc系统由systembus．ES—Te丌rIi—nal传送到中心控制室，监控计算机集中监控和管理，通讯速率为100Mb／s，由于水处理监控系统设备的联锁性强、地理较分散的特点，系统设有一对冗余主站和15个远程I／O分站，现场设备信号直接接入附近的远程I／O分站，并通过冗余的PROFIBUS—DP总线网络实现与系统主站的通讯，由系统主站完成对所有系统内设备的监控和管理。考虑到水处理监控系统在安全性、可靠性方面的要求，系统主站采用西门子系列PLC具有冗余功能的cPu模块4174H，支持电源冗余、CPu冗余、以太网冗余、总线冗余，以保证整个系统的不问断运行一1。2上位机监控程序设计2．1winCC组态软件在本系统中上位机监控程序以西门子组态软件wincC为平台进行开发。winCc是由西门子与微软共同开发的软件系统，是结合西门子在过程自动化领域中的先进技术和微机软件的强大功能的产物，是世界上第一个集成的人机界面(HMI)软件系统，为开发适合现代化控制要求的系统提供了一个方便可靠、开放性好、功能强大的软件平台。它将windows应用程序的现代体系结构与使用方便的图形设计程序结合在一起，可以方便地生成人机界面，建立完整的过程监控解决方案。以winCC为平台进行开发，使用户的人机界面编程工作变得更加简单，将精力集中在解决监控功能上¨。o。2．2监控界面设计本系统在上位工控机上要求能实现水处理系统的操作和程序控制。能根据采集到的过程值数据、阀位开关状态等来进行参数设定和程序选择。具有实时显示水处理过程、结果以及参与设备的状态和数值等功能，并具有关于过程值超限和水处理系统故障等问题的报警机制。监控系统流程如图1所示，启动监控程序后首先要求用户登录，操作员具有监视过程数据和操控整个水处理过程的权限，但不能对系统画面和系统内部重要参数进行修改，工程师用户才具有所有的权限。通过选择控制路径确定运行设备种类和运行任务，并通过顺控方式实现各参与设备的有序自动运行。运行过程中的各项重要数据收稿日期：20IO—12-23\n$m*m自J—m"m％＆《#∞m”。q女≈和设备状态．将由反馈系统采集并在监控软件中实时硅示。监控系统将根据这些数据#状态．自动调整相关控制参数优化运行工况。若有超限数据，系统软件将发出报警信号，提醒操作人员及时作出反府。芝!!兰!多艿圉1水处理监控系统流程}意囤运行过程结束后，系统软什根据运行数据自动生成历史啦线，备份重要数据，以备运行人员矗验。人机交互界而的设计主要通过w¨．cc的图形编辑器进行。就奉系统而言，它宴域包括设备状卷监{j!、控制路径选挣、组态历史曲线以及越限报警等几个方面的功能。每个目面窗口的位置，尺4，窗口中的备种元素、对象及其属性都由掰形编辑器生成，隔2为监控系统的一个控制画面。谈画面分为3部分：总览区、工作蛙和键Ⅸ。总览R主要有最新报瞢条、报警确认键、打印键，时钟、操作权限显示和1．作Ⅸ回向选择键；工作区为鞋示操作厕蚵的区域，操作过程的监视、操作和控制在此K中实现：键R位于整个间断的最下蛐，这是显示功能键的K域。*■oSkHjr⋯i女’慨女F■茸融冒2水n理监控系统控制界自3通讯的实现工业通讯可眦使川不同的子网．摧性能增加的顺序依次为：MPl(多点接口)+PROFIBus(过程现场总线)．工业以太网；其中。T业“太网是雇于IEEE8023(Eth⋯I)的强大的E域和单元网络。利用T业“太刚．sIMATIcNEr提供了一十无缝豢成到新的多蝶体世界的途径。撇据需要．本监控系统选用了两种水同的以太嘲段．其中1．程师站与I’Lc之间采用sy砒embus以太网段，工程师站与操作员站之间采用Tc⋯albus“太网段。工程师站需配备c川613和普通网卡操作员只需配备普通同卡。在设置方面sv咖mbus采用lsO掷议，cP443-l和cPl6l3旯锫设盈各自的MAc地址。而代⋯albus采州TcP／IP协议，r程师站和操作员站必须设置在同一子网巾，配置同定的IP地址，相同的上作组．设置相同的用户名和密码，PLc与分布式l／o的通信采用PROFIBus-DP，主站之闯的通信为々稗方式，主站与占L站之问为主从方式，以厦这两种方式的混合。4结束语制对热电厂水处理系坑的特点．设计丁“工控机为J：位机、PLc为下位机的水处理监控系统。“wmcc为软件平台肝发的上位机监控软件，实现了水处理流程的自动控制、可视化。运行人员可以对蹬备阀¨进行灵活控制．对水处理傲备进行合理地琏择搭配．实现最佳工作路径，还可对运行数据进行曲线绘制、保存、谰用、编辑和打印．井可澄定水同的操作权限。另外．程序具有联锁保护和报警等功能。该监控系坑E投^现场运行，实践表明．设系统界面友好、操作方使、运行稳定可靠。参考文献l!H《#，}Ⅻ．f☆^mJ"镕mnⅡg‰十In《＆#”目Ⅲ[J]自^自自m＆*，2呻7．6(27)lll—1132]t{$，自女＆#fwINcc∞mm#m腔m＆拄§‰∞☆*自变理：J]$Wm自&$．20“，】I(35)：39—413j％^呻，^伟．十☆游^Ⅲ"X自∞H§镕”#m口＆i％∞＆”S女m．JJ*Ⅲm≈．20。6．(10)：43—4，4]葛镕￥PLc＆自r#ⅨR*{境十∞m月!J】蝉＆#$，20∞，8(28)：25—275]￡％ⅡI．《．*E≈tn目≈##w·Ncc4目m※*n＆i％十lj勺＆J"J]十目《HmW^m，20∞．{12)：25—27