摘要:本文基于MCGS(MonitorandControlGenerateSystem)組態(tài)軟件下,以水廠送水泵房監(jiān)控子系統(tǒng)為例,通過的系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā),闡述了MCGS在供水行業(yè)中的一個典型應(yīng)用。本文重點(diǎn)討論了在MCGS的組態(tài)與運(yùn)行環(huán)境下,用串口同步通信的方式,對研華ADAM5000各模塊設(shè)備的組態(tài)方法和對模塊設(shè)備控制的讀寫操作,以及對
送水泵房模塊控制軟件的編程過程。
引言
新疆某團(tuán)場水廠供水規(guī)模為10萬噸/天,多年來一直不能動態(tài)監(jiān)控工藝流程和實(shí)時了解生產(chǎn)設(shè)備是否安全運(yùn)行,這給管理帶來了很大的不便,同時也存在著一定的風(fēng)險。
2009年團(tuán)部決定采用北京昆侖通態(tài)自動化軟件科技有限公司的MCGS為開發(fā)平臺,建立了“水廠自動監(jiān)控管理系統(tǒng)”,解決了以上諸多問題。
本文以送水泵房控制子系統(tǒng)為例,重點(diǎn)討論在MCGS的組態(tài)環(huán)境下,通過用戶窗口,采用串口通信的方式,對ADAM5000系列各模塊設(shè)備的組態(tài)方法及其各模塊設(shè)備控制的讀寫操作,并完成送水泵房ADAM5000控制的軟件編程過程。
1、水廠監(jiān)控系統(tǒng)的組成
根據(jù)水廠制水工藝的要求,該水廠的自動監(jiān)控系統(tǒng)由取水泵房子系統(tǒng)、加藥混凝子系統(tǒng)、加氯消毒子系統(tǒng)、濾池控制子系統(tǒng)、送水泵房子系統(tǒng)、變配電控制子系統(tǒng)等六部分組成。各控制子系統(tǒng)分別使用一臺ADAM5000完成對現(xiàn)場監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理的工作。MCGS與各子系統(tǒng)的ADAM5000用串口同步通信的方式(RS232/RS485)采集數(shù)據(jù),或把實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備,實(shí)現(xiàn)對外部設(shè)備的控制與操作,水廠自動化監(jiān)控系統(tǒng)如圖1所示。
2、MCGS的組態(tài)與運(yùn)行
2.1MCGS的組態(tài)與運(yùn)行環(huán)境
MCGS是能夠在Microsoft各種32位Windows平臺上運(yùn)行的開發(fā)工具,MCGS的體系結(jié)構(gòu)由主控窗口、設(shè)備窗口、用戶窗口、實(shí)時數(shù)據(jù)庫和運(yùn)行策略五部分組成(見圖2)。運(yùn)行時,MCGS通過對現(xiàn)場實(shí)時數(shù)據(jù)的采集、處理,并以動畫顯示、流程控制、報警處理和報表輸出等方式,方便值班人員進(jìn)行現(xiàn)場操作。
2.2ADAM5000設(shè)備組態(tài)方法
設(shè)備窗口是MCGS與作為測控對象的外部設(shè)備建立的后臺作業(yè)環(huán)境,MCGS把實(shí)際的外部設(shè)備分為獨(dú)立的設(shè)備(是指可獨(dú)立工作、完成特定數(shù)據(jù)輸入輸出功能的設(shè)備)、父設(shè)備(是指本身不直接處理數(shù)據(jù)輸入輸出,但起到管理其他設(shè)備工作的設(shè)備)和子設(shè)備(是指本身具有處理數(shù)據(jù)輸入輸出的功能,但只有和對應(yīng)的父設(shè)備一起才構(gòu)成完整工作系統(tǒng)的設(shè)備)。
在MCGS的設(shè)備窗口,首先從設(shè)備構(gòu)件箱里選擇智能模塊構(gòu)件,配置到窗口內(nèi),再根據(jù)ADAM5000系列各模塊設(shè)備的類型和特征,選擇串口同步通信方式,也就是說串口通信父設(shè)備下掛接多個通信子設(shè)備的一種通信處理機(jī)制,通過以父設(shè)備形式與外部實(shí)際ADAM5000設(shè)備建立傳輸通道連接,再設(shè)置ADAM5000各模塊相關(guān)的屬性;然后通過設(shè)備構(gòu)件把外部ADAM5000各模塊同步采集的實(shí)時數(shù)據(jù),送入實(shí)時數(shù)據(jù)庫,或把實(shí)時數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)輸出到外部ADAM5000各模塊設(shè)備,根據(jù)有關(guān)信息以事件的方式發(fā)送給系統(tǒng)的其他部分,進(jìn)行控制運(yùn)算和流程調(diào)度,實(shí)現(xiàn)MCGS系統(tǒng)對外部ADAM5000各模塊設(shè)備工作狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測與控制。
送水泵房的應(yīng)用控制程序在MCGS軟件平臺上的控制策略中進(jìn)行開發(fā),變量存放在實(shí)時數(shù)據(jù)庫中,完成設(shè)備組態(tài),可實(shí)現(xiàn)對送水泵房機(jī)泵的運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時監(jiān)測和控制。
2.3MCGS對ADAM5000各模塊控制的讀寫操作過程
運(yùn)行時,MCGS采用ActiveDLL構(gòu)件的方式來構(gòu)建設(shè)備驅(qū)動程序,通過規(guī)范的OLE接口掛接到MCGS中,使其構(gòu)成一個整體,設(shè)備驅(qū)動程序和MCGS運(yùn)行在同一個進(jìn)程內(nèi),來支持程序之間的數(shù)據(jù)交換,也可用于實(shí)現(xiàn)不同軟件之間的相互操作。在MCGS中要操作ADAM5000各模塊設(shè)備,必須首先確保對應(yīng)的ADAM5000設(shè)備己選入設(shè)備工具箱,在設(shè)備構(gòu)件管理工具中,登記選擇需要使用的ADAM5000各模塊設(shè)備。
MCGS首先檢查該ADAM5000模塊設(shè)備是否滿足接口要求,同時調(diào)用該模塊設(shè)備的接口函數(shù)(GetDevName),然后依次調(diào)用接口函數(shù)(InitINewDev),并對ADAM5000各模塊設(shè)備的屬性進(jìn)行初始化設(shè)置,讀取屬性函數(shù)(DevType),確定模塊的類型(0為父設(shè)備);再讀取屬性函數(shù)(DevStyle),確定ADAM5000各模塊設(shè)備的類別為子設(shè)備(對子設(shè)備應(yīng)設(shè)置成父設(shè)備構(gòu)件的類別),返回模塊設(shè)備的類型名稱,該類型名稱zui后顯示在設(shè)備工具箱中,用于標(biāo)示對應(yīng)的設(shè)備構(gòu)件。
打開設(shè)備屬性窗口,設(shè)置ADAM5000模塊的屬性,即定義ADAM5000模塊的通道,也就是建立設(shè)備構(gòu)件的通道與ADAM5000內(nèi)部的連接關(guān)系。當(dāng)操作人員在用戶窗口畫而按對應(yīng)的按鈕時,MCGS調(diào)用接口函數(shù)(SetDevPage)驅(qū)動ADAM5000設(shè)備(應(yīng)用控制程序的原代碼己寫入控制策略中);MCGS通過調(diào)用接口函數(shù)(GetChlType)讀取設(shè)備的通道信息,并顯示通道連接狀態(tài),根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)MCGS系統(tǒng)對外部ADAM5000模塊的實(shí)時控制。送水泵房的用戶窗口如圖3所示。
3、ADAM5000控制軟件的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
3.1送水泵房的工藝流程
送水泵房為“水廠自動化監(jiān)控管理系統(tǒng)”中的一個部分,其主要設(shè)備有五臺離心式5605-44/1870/49型送水泵,其中1#~5#送水泵為定速泵,配用Y450-36/4/440型電機(jī)。每臺送水泵配一臺出水電動閥、一個吊水電磁閥;兩臺立式潛水泵(排水用);兩臺真空泵(送水泵真空吊水用)。此外,設(shè)備還有12個高壓開關(guān)柜、16個低壓配電柜、兩臺800kVA變壓器(一主一備)、二臺超聲波流量計、一臺pH計、一臺余氯分析儀、六臺電容式水位計、二臺壓力計等。
離心式送水泵在清水池水位有效水深1.8m以上時,為自灌式;1.8m以下需進(jìn)行真空吊水。根據(jù)清水池的水位、服務(wù)壓力和流量參數(shù)的要求,確定水泵開停臺數(shù);然后把機(jī)泵的運(yùn)行狀態(tài)及時地返回給MCGS,同時把測量的實(shí)時數(shù)據(jù)提供給水廠調(diào)度;排水泵、真空泵的啟停,由本車間的操作人員根據(jù)集水井水位和真空吊水的要求來決定。
3.2送水泵房的控制流程
送水泵房內(nèi)的機(jī)泵控制,采用現(xiàn)場手動控制方式和自動控制方式。當(dāng)開泵指令發(fā)出后,系統(tǒng)根據(jù)取水泵房的開機(jī)情況、清水池水位的高低以及出廠水的壓力來決定是否啟動水泵,若以上情況符合開機(jī),則啟動電動機(jī),打開對應(yīng)的出水閥門。
水泵若未能按程序操作,則報警。若水泵電動機(jī)發(fā)生故障,自動關(guān)閉對應(yīng)的閥門,并發(fā)出故障信號,同時備用泵自行投入運(yùn)行。若接到關(guān)泵指令,先關(guān)閉對應(yīng)出水閥門,水泵再停止運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗,每次增開水泵時,以運(yùn)行流量、且滿足出廠壓力的機(jī)泵投入運(yùn)行為標(biāo)準(zhǔn);減少運(yùn)行水泵時,以運(yùn)行流量大、超過出廠壓力多的機(jī)泵退出運(yùn)行為標(biāo)準(zhǔn)。送水泵房子系統(tǒng)PLC的控制流程如圖3所示。
4、結(jié)論
系統(tǒng)采用MCGS與ADAM模塊相結(jié)合的方式,對水廠的工藝流程和設(shè)備的進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控,大大提高了管理效率,節(jié)約了經(jīng)費(fèi),經(jīng)過一年多的運(yùn)行,作為子系統(tǒng)的送水泵房監(jiān)控系統(tǒng)基本實(shí)現(xiàn)了對送水泵房的機(jī)泵設(shè)備運(yùn)行狀況的實(shí)時監(jiān)測與控制。整個系統(tǒng)對取水泵房、加藥房、沉淀池、濾池、沖洗泵房的工藝流程、排泥行車的運(yùn)行狀況及排泥虹吸的形成與破壞也實(shí)現(xiàn)了實(shí)時監(jiān)控。至今,系統(tǒng)運(yùn)行情況可靠、穩(wěn)定。