基于iFix的SCADA系统在水温监测系统中的应用

　　摘要：iFIX是Intellution自动化软件产品家族中的一个基于Windows的HMI/SCADA组件，是基于开放的和组件技术的产品，专为在工厂级和商业系统之间提供易于集成和协同工作设计环境。它的功能结构特点可以减少开发自动化项目的时间，它能够实现数据的绝对集成和实现真正的分布式网络结构。本设计利用iFIX系统对水温监测系统实施实时监测、趋势曲线、报警一览和打印报表等功能，充分发挥了iFIX系统智能化控制的特点，体现了人机结合控制的优势，符合新世纪办公的智能化特点，优化了人力资源的利用，增强了生产力。
　　关键词：iFIX系统，PLC，SCADA
　　随着高参数、大容量热力设备的不断出现，水处理系统的规模也越来越庞大，工艺也越来越复杂，若由运行人员现场手动进行设备的控制，不仅劳动强度大，而且还难以保证系统的安全性和制水的科学性。单一的“PLC+控制台+模拟屏”控制系统投资大、系统复杂且稳定性不高，因此选用稳定可靠的自动控制系统就显得尤为重要。结合补给水程控系统改造工程，设计了一套基于iFix组态软件和PLC的SCADA补给水温度检测控制系统。
　　1. 水温检测控制系统工艺
　　冷水在热交换器中由通入的蒸汽加热，从而得到一定温度的热水。冷水和蒸汽的变化量由控制阀控制。

　　2．控制系统构成及硬件配置
　　控制系统根据生产工艺要求，对阀门、泵等进行控制，实现水温监测工艺过程自动化。控制系统的核心部分是由工控机(IPC)和可编程序控制器(PLC)组成的单机集中式监督控制和数据采集系统(SupervisoryControlandDataAcquisition，SCADA)。PLC采用OMRON的C1000H，1个母板2个扩展底板，1个HostLink模块和若干个开关量及模拟量输入输出模块。各部分的功能是：PLC直接控制现场设备并采集现场有关仪表的模拟信号。工控机通过RS一232串行通信电缆与HostLink模块相连接，iFix软件实时地采集现场数据，识别运行过程中的异常事件并产生报警信息，将整个水温监测系统的运行工况显示在大屏幕CRT上供工作人员监看，同时接收工作人员通过键盘和鼠标发出的操作指令，并根据这些指令对PLC进行控制。
　　3．工控机软件的实现
　　3．1iFix软件简介
　　工控机软件采用iFix6.3开发。iFIX是全球最领先的HMI/SCADA自动化监控组态软件，已有超过300000套以上的软件在全球运行。世界上许多最成功的制造商都依靠GEFanuc的iFIX软件来全面监控和分布管理全厂范围的生产数据。在包括冶金、电力、石油化工、制药、生物技术、包装、食品饮料、石油天然气等各种工业应用当中，iFIX独树一帜地集强大功能、安全性、通用性和易用性于一身，使之成为任何生产环境下全面的HMI/SCADA解决方案。利用iFIX各种领先的专利技术，可以帮助企业制定更快、更有效的商业及生产决策，以使企业具有更强的竞争力。
　　3．2软件开发及应用
　　考虑到运行的安全性和灵活性，系统有自动、步操、点操3种运行方式，且3种操作方式互相独立。在自动方式下，PLC取得完全的控制权，它根据预定的工艺流程对现场设备进行控制。工控机起“监视”的作用，只有检测到异常时，它才响应并产生报警以提醒工作人员。在“步操”和“点操”方式下，PLC处于待命状态，工控机根据操作人员从输入设备输入的信息向PLC发出相应的指令，然后，PLC才控制现场设备的动作。“步操”是指根据各子画面上的步序开关来控制设备的运行。各步序通过时间或根据水质、工艺要求来控制。为了保证系统运行的安全性，同一设备的不同工序是互斥的，即在同一时间只能有1个工序在运行。“点操”是指在画面上用鼠标对单个的阀门直接进行操作。在软件的开发过程中，人机界面的友好性显得至关重要，因为它直接和操作人员交流信息。良好的人机界面不仅要直观、生动，而且还要能准确地实时再现被控对象的真实状态，如阀门的开关，泵的启停等。
　　运用iFix中的实时数据库管理模块(DatabaseBuilder)建立正确合适的实时数据库是iFix软件开发的核心。实时数据库管理模块是一种用于交互式建立实时数据库和在线显示／修改实时数据库的工具。根据系统的规模和实际运行工艺的要求，我们设计了1个包含123个块(Block)的实时数据库。其数据库块的主要类型是数字量输入块(DigitalInput)、数字量输出块(DigitalOutput)、模拟量输入块(AnalogInput)、模拟寄存器块(AnalogRegister)。数字量输入块主要和被控对象的反馈信号相对应。数字量输出块主要和被控对象相对应。模拟量输入块主要和仪表信号相对应。模拟寄存器块和PLC运行参数相对应，因为模拟寄存器块具有输入和输出的双重功能，可以实现运行参数的在线修改。在设计数据库时，把所有的数字量输入块都设置为自动扫描状态。这样，iFix在启动SAC(扫描、报警、控制)程序和I/OCONTROL(输入输出控制)程序后，数据库中所有的输入块的值就会定时刷新，从而成为1个动态的输入点。通过被控对象Tagname的连接作用，这些动态输入点就可以和对应的被控对象联系起来，从而产生动态的画面，更加形象直观地显示被控对象的状态。工控机与PLC的通信是通过Fix中的I/O驱动器来完成的。I/O驱动器是iFix与硬件间的1个软件接口，它负责iFix软件和硬件间的通信和数据传输。目前已开发的驱动程序有300多种。安装了0MR0NPLC的I/O驱动程序后，直接在iFix环境下的I/ODiverConfigurator(I/O驱动器配置程序)中填写与数据库中相对应的I/O地址即可。一个好的控制系统，其安全性也显得尤为重要。运用iFix的安全组态模块，给系统设置了不同的帐户，并赋予不同的权限。
　　4结束语
　　本控制系统是在原有控制系统基础上改造而来的，仅增加了1台工控机，投资规模小而控制更加安全、方便、快捷，大大提高了工作效率，降低了操作人员的劳动强度。当然，由于开发时间有限，本系统还有一些需要近一步完善的地方。
　　参考文献：
　　1. 金芳,方凯,沈君等.基于iFIX的自动化立体仓库监控系统,仪器仪表学报,2004(S2).
　　2. 吕国芳,鲁治国,秦川等.iFIX组态软件在太浦闸工程中的应用,测控技术,2004(12).
　　3. 汪跃龙.工控软件iFIX的数据链路结构及其应用,化工自动化及仪表,2004(05).
　　4. 韩路跃.iFIX在城市供水SCADA系统的应用,自动化与仪表,2004(03).
　　

学术指导老师

学术指导老师二维码