中山中法供水有限公司生產監控系統改造介紹

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工控組態軟件在生產監控系統改造中的應用作一簡單介紹，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、投礬系統、沉淀池、V-型濾池以及清水泵房等PLC子站的DCS生產監控系統，1999年到2004年間通過改造逐步升級了各子站PLC。此系統各子站采用Modicom PLC，中控室監控電腦通過多路開關和前端機（前端機一備一用）同現場PLC通訊，采用雙絞線進行數據傳送，通訊協議為Modbus。系統監控軟件為INDUSTAR公司的TOPKAPI VISION 32。
　　經過多年的運行，生產監控系統存在如下問題：
　　A、前端機沒有配件可以采購，如果出現故障將使監控系統無法運行；
　　B、系統擴展性、開放性較差。

2.改造工程

2.1 工藝要求和監控系統構成
　　中山中法供水有限公司生產工藝流程如圖1所示。

　　生產監控系統能對全廠的工藝參數、電氣參數和設備運行狀態進行監視、控制以及參數超限的報警、聯鎖。操作站能給各類人員（操作員、組態工程師、管理人員）提供監控、組態、維護的良好“人-機”界面，各類人員可以通過鍵盤和鼠標進行操作，操作級別可以通過鍵鎖和口令來實現；在操作站上，應有相應畫面可以供工藝操作人員操作和監視工藝過程。工程技術人員能夠在工程技術人員畫面上方便的進行系統的生成、用戶流程圖及各類圖形的生成，以及各類紀錄、報表生成；維護人員能夠利用維護人員畫面方便地進行整個系統的維護工作；報警功能；趨勢功能；診斷功能；打印、紀錄功能；數據通訊功能；模擬屏顯示等。
　　根據監控系統要求，充分考慮到其在公司生產管理方面的可靠性和實用性，監控系統的結構設計為如圖2所示的網絡結構。
　　系統現場控制站采用Schneider 電氣Modicon TSX Micro和 TSX Premium系列PLC，系統上位組態軟件采用Woderware Intouch8.0，I/Oserver采用Modicon MODBUS Ethernet，監控計算機采用IBM微機2臺，交換機為3COM17203，數據庫采用Woderware InSql8.0。

圖2：新系統網絡結構

2.2-Intouch軟件配置
　　水處理生產過程控制系統中所有主要儀表和運行設備以及系統運行狀態等均在人機界面中得到體現。
　　系統制作了一幅生產工藝流程總界面，此畫面根據生產工藝流程制作，能顯示各個工藝的主要數據和各主要設備的運行狀態。系統制作了中法原水泵房、中法加藥系統、南系后加氯系統、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絡界面。在每幅主畫面中顯示相應子站的設備運行狀態、系統運行參數和儀表數值，采用點擊進入的方法對各項參數、狀態進行查看，并對設備控制方法和參數修改。在主畫面中，配置了故障處理界面（包括“故障確認”和“故障復位”），當有故障時，能通過其進行確認和復位，如果不進行確認和復位則無法對設備進行操作。通訊網絡界面用來監視網絡通訊情況，當網絡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據總攬畫面。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、電機溫度等重要數據的實時趨勢和歷史趨勢。配置趨勢畫面時，為了達到準確、清晰和易于使用的目的，根據我公司生產工藝的特點把重要數據按規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。例如為了監視我司原水可能出現的咸潮，我們需要知道氯化物含量這一參數。而氯化物含量參數需要通過電導率來換算。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：取水口電導率中轉標記
　　　　　AR400022：取水口氯化物中轉標記

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

圖3：濾池通訊

　　與供水總公司的數據通訊。我公司只涉及水的生產而不涉及城市供水管網的經營管理。中山市供水總公司調度系統需要采集我公司的相關數據。供水公司同我公司的生產監控系統的通訊流程如圖4所示。INSQL8.0保存實時和歷史數據，能使其它需要工藝數據的用戶方便地獲取采集數據。

圖4:同供水總公司通訊

3.總結和體會

　　InTouch工控組態軟件方便，易用，開發自由度較大，功能較強，大大縮短了設計周期。目前，本系統已成功投入中法生產自控系統中。新監控系統自2004年年底投入運行以來，系統可靠性高，運行穩定，維護量比老系統大為減少，提高了對生產工藝的監控能力，提升了控制水平，利于生產安全的提升。
　　通過此次改造，有如下體會：
　　1.需要對整個生產工藝有相當的了解，對現場控制非常熟悉，包括現場儀表和PLC技術，需要對軟件運用相當熟練；
　　2.同生產監控系統的使用者生產人員進行深入交流，了解其要求和需要，結合系統具體情況予以滿足；
　　3.監控系統作為生產控制的核心，要求在技術上具備先進性和適用性，使用方面簡單可靠，且應當具有相當的性價比。

參考文獻

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