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Openprocess在熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應用
摘要：分析Openprocess在熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應用背景和客戶需求，提出解決方案，并通過實驗論證其可行性與有效性。
關鍵詞：鍋爐監(jiān)控；無人值守換熱站；以太網(wǎng)通訊；Openprocess；應用
1 應用背景
哈爾濱市一熱網(wǎng)工程改造項目包括集中供熱熱源廠三臺熱水爐和8個換熱站，總供熱面積94萬平方米。最遠的換熱站距離熱源廠2公里。
2 客戶需求
數(shù)據(jù)采集：監(jiān)控系統(tǒng)能夠采集到包括換熱站和熱源鍋爐房在內(nèi)的所有運行參數(shù)，將之存儲在數(shù)據(jù)庫中，并能按一定方式查詢。
實時監(jiān)視：通過實時顯示運行參數(shù)和設備狀況來監(jiān)視換熱站和熱源鍋爐的運行狀況。
控制功能：熱源鍋爐的燃燒控制、定壓自動補水控制、設備安全聯(lián)鎖控制，換熱站二次供水溫度控制、氣候補償控制，自動補水控制，換熱站獨立工作和遠程控制。
3 解決方案
監(jiān)控中心設在熱源鍋爐房，上位機由3臺IBM商用計算機組成（2臺操作員站，1臺工程師站），內(nèi)裝英文版Win2000操作系統(tǒng)，配備一臺行式網(wǎng)絡打印機，以打印報警信息和報表。控制設備采用GE公司的DCS系統(tǒng)，其中硬件控制器選用的是PA30和9030系列I/O模塊，軟件采用OpenprocessTM。換熱站的控制器由Versamax系列PLC和觸摸屏組成。各個換熱站和熱源廠之間通過光纜連接，整個網(wǎng)絡的傳輸數(shù)據(jù)（包括熱源廠內(nèi)的上位機和下位機設備）采用以太網(wǎng)通訊協(xié)議。
熱源廠內(nèi)每臺鍋爐都設有設有后備手操屏，以保證控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，運行人員可以進行應急操作以及切換到手動狀態(tài)繼續(xù)運行。
每個換熱站中設有光電轉(zhuǎn)換設備和控制箱，結點處設有100M Switch HUB�？刂葡湓O有就地和遠程控制轉(zhuǎn)換開關，當轉(zhuǎn)換到遠程控制時，可以接受監(jiān)控中心的指令和參數(shù)設定，真正做到無人職守的換熱站。光纜環(huán)型敷設可保證通訊更加可靠。
熱源廠和換熱站的控制器中存有當?shù)氐貐^(qū)的供熱曲線，實現(xiàn)熱源出水溫度和換熱站二次供水溫度的氣候補償控制。換熱站的供熱曲線可以遠程修正。
4 系統(tǒng)組態(tài)
系統(tǒng)的監(jiān)控軟件采用GE公司的DCS軟件。包括PLC編程軟件ME 2.6和OpenprocessTM 7.10，上位機組態(tài)軟件Cimplicity HMI 6.0。ME 2.6對PLC進行硬件設置和梯形圖編程，OpenprocessTM 7.10對PLC進行策略圖編程。
4．1 配置PLC硬件
在用OpenprocessTM 7.10進行控制算法編程之前，要先在ME中配置PLC，包括CPU和I/O模塊。主要是通訊端口配置，通訊協(xié)議選擇，I/O地址分配，以及PLC的其他工作特性設置。
4．2 在Openprocess中編程
Openprocess的編程環(huán)境（Designer Workbench）界面非常簡潔，類似Windows的資源管理器。整個界面分三部分：上面是主菜單，下面是左右并列的兩個窗口，左面的是項目目錄窗口，按樹形目錄形式顯示一個項目的結構，右面的內(nèi)容窗口詳細顯示左面被選項的內(nèi)容。
Openprocess編程是以回路為基礎的，形式類似組態(tài)，操作方法以鼠標拖放為主。
4．2．1 定義標簽
標簽的定義、查找、更改和刪除的操作簡便靈活。
對于現(xiàn)場的實際信號，要創(chuàng)建與之對應的標簽名。標簽名的內(nèi)容很詳細，包括名稱、描述、工程值范圍、工程單位、信號類型、信號量程、制造商信息、報警信息、級別、死區(qū)、高限、低限等。定義好的標簽一起分配I/O地址。系統(tǒng)會自動將標簽分類，只顯示與模塊類型相同的標簽，便于選擇。
4．2．2 策略圖編程
主要的控制算法的編程是在策略圖完成的。策略圖編輯窗口分以下幾部分：菜單、工具條、圖塊庫和畫圖區(qū)。圖塊庫中包含豐富的功能圖塊，包括基本的數(shù)學、邏輯計算模塊，PLC內(nèi)存訪問模塊，操作面板模塊，時間功能塊，其他的如PID、順序控制等復雜的功能塊。每個功能塊都有各自的管腳，接入的數(shù)據(jù)分模擬量和數(shù)字量，通過連線（分實線和虛線與之對應）連接。
策略圖編程方便、簡潔、直觀，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：
（1）編程時只須將功能塊從圖塊庫中拖放到畫圖區(qū)，設置好其參數(shù)，然后用連線連接，數(shù)據(jù)類型自動識別。（2）畫圖區(qū)的頁面大小可根據(jù)實際需要進行設置。（3）功能塊在拖放時自動按順序生成編號。（4）所有功能塊在的內(nèi)存中的地址自動分配，也可直接訪問指定的PLC內(nèi)存地址。（5）復雜的控制策略可分配到幾張策略圖中。（6）豐富的定位工具，方便對功能塊的定位。（7）策略圖中所有信息編譯時會自動輸出到上位機組態(tài)軟件HMI中，可被直接引用，簡化組態(tài)工作。（8）編好的策略圖可存成模板，其他類似功能的策略可由此模板創(chuàng)建。（9）項目所有的信息可按類自動生成報表。
本項目的策略圖主要是針對鍋爐燃燒控制設計的，包含3個回路：爐排控制回路，鼓風控制回路和引風控制回路，每個回路都采用PID調(diào)節(jié)。一個PID回路主要包含PID算法，MAAU操作面板，模擬量輸入、輸出四個功能塊。每臺爐的控制策略是獨立工作的，互不影響。爐排和給煤機的轉(zhuǎn)速由鍋爐出水溫度控制，鼓風機轉(zhuǎn)速由爐排轉(zhuǎn)速和風煤比設定，引風機則保證爐膛負壓穩(wěn)定在設定值。
5 上位機畫面
上位機畫面是在HMI中完成的。到達任何一幅畫面的按鍵操作不超過兩次，畫面彈出的時間不超過1秒。主要包括工藝流程，趨勢曲線，參數(shù)報表，棒圖顯示，報警，設備狀態(tài)，回路調(diào)節(jié)等窗口。
6 實施結果
監(jiān)控中心的遠程監(jiān)控使得換熱站實現(xiàn)了真正的無人職守，聲光報警系統(tǒng)能及時向運行人員提供準確的故障信息，從而將原來每天的定期巡檢工作變?yōu)榕紶柕臋z修工作，大大地節(jié)省了勞動力；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)取代了按時抄表的工作，并能夠提供滿足要求的報表，提高了管理效率；燃燒控制系統(tǒng)保證鍋爐自動運行，無須運行人員頻繁操作，控制穩(wěn)定，效果良好，不僅節(jié)省了人力，而且節(jié)省了電力和燃料能源，得到了用戶的認可和好評。
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