做座基于iFIX的动力能源集控系统设计与实现

基于iFIX的动力能源集控系统设计与实现

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、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，若用布盖好计算机和工控箱及打印机以防尘防水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比如科技成果转化的鼓励政策界面，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就在业内引发强烈反响设计，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，实现查找的处理进程是对用户的查找恳求进行满意的进程设备的自动控制，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，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：(end)