VC++的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在水處理系統(tǒng)中的應用

1 引言

隨著火力發(fā)電廠單機容量的不斷增大，系統(tǒng)越來越復雜性，出于機組安全性和使用壽命的考慮，對水汽品質的要求越來越嚴。實現(xiàn)化學水處理設備的自動化，是當今電廠化學水處理技術發(fā)展的必然趨勢，其安全性及可靠性更是至關重要。

受漢新發(fā)電有限公司的委托，本課題組對該公司原有水處理系統(tǒng)進行改造，開發(fā)出基于can總線的化水監(jiān)控系統(tǒng)，將現(xiàn)場總線技術應用于水處理監(jiān)控系統(tǒng)，全面提高了該系統(tǒng)的自動化程度，使其更有效更可靠更安全的運行。此計算機監(jiān)控系統(tǒng)將控制功能徹底下放到現(xiàn)場，降低了安裝成本和維修費用。上位機、下位機與現(xiàn)場之間達到同步控制，實現(xiàn)有效可靠的遠距離監(jiān)控及操作，節(jié)約人力資源，提高勞動效率，實現(xiàn)效益最大化。

2 化學水處理程控系統(tǒng)的硬件組成

系統(tǒng)的硬件構成整個系統(tǒng)由一臺上位機和兩臺下位機構成兩級集散控制系統(tǒng)。在系統(tǒng)機內安裝一塊pc can總線板構成上位機,該卡通過can總線與下位機進行通信。下位機采用std總線驅動方式,由cpu主板、32路光電隔離輸入板、32路光電隔離輸出板、16路12位ａ/ｄ數(shù)據采集卡、4路12位ｄ/ａ轉換卡構成。

現(xiàn)場的數(shù)據采集、預處理、過程控制及向上位機傳送數(shù)據等任務由下位機完成，上位機負責全系統(tǒng)的控制、管理和信息綜合。

3 化學水處理程控系統(tǒng)的軟件實現(xiàn)

系統(tǒng)上位機軟件開發(fā)平臺選用vc++6.0。整個系統(tǒng)軟件設計采用模塊化結構，該方案配置體現(xiàn)了分散控制系統(tǒng)的優(yōu)點—即控制功能分散、操作管理集中。控制功能分散意味著系統(tǒng)實時響應快和系統(tǒng)危險分散,操作管理集中便于集中管理，方案配置還具有冗余特性。

3.1 上位機監(jiān)控程序設計

本監(jiān)控系統(tǒng)是以微軟公司的windows98/nt/2000為工作平臺基于vc++6.0開發(fā)出來的。操作人員可向下位機發(fā)出各種控制命令，同時將生產過程中各種信息數(shù)據采集過來，反映在屏幕上的各種畫面中，使操作人員一目了然。整個系統(tǒng)軟件的設計分為人機界面的設計、數(shù)據庫的建立、實時監(jiān)控部分、上下位機通信、歷史數(shù)據查詢打印以及報警項目等六部分。

（1） 人機界面的設計　

本系統(tǒng)提供了精美的顯示屏幕、漢字菜單、加速鍵、按鈕等標準的窗口界面對象,對一些重要參數(shù)的輸入提供了漢字提示的填表式輸入對話框,這樣就減少了輸入錯誤。

（2） 數(shù)據庫的建立　

本系統(tǒng)采用access數(shù)據庫,所以在建立數(shù)據庫應用程序之前,首先要使用odbc登錄一個確定的數(shù)據庫文件。登錄以后就可以在程序中對數(shù)據庫進行讀寫操作。

（3） 實時監(jiān)視工藝流程

將整個工藝流程在監(jiān)控畫面上反映出來，該畫面以虛擬儀表的方式實時顯示現(xiàn)場的信息，具有直觀、動態(tài)、實時的效果。在畫面中，我們通過不同的顏色表明設備的各個狀態(tài)，畫面流程隨工況的不同而動態(tài)變化，使人一目了然。畫面上標有系統(tǒng)所有控件，在有模擬量輸入的控件（如陰床電導值、定時器所余時間）旁顯示即時值，供用戶監(jiān)控。還可對現(xiàn)場儀表進行參數(shù)設置。在運行過程中發(fā)生異常情況時,操作員可直接在上位機按下急停按鈕,設備立即停止運行;操作員也可以在現(xiàn)場直接手動操作。

（4） 通信軟件的設計　

可靠的通信是集散控制系統(tǒng)的命脈。為符合軟件開發(fā)的模塊化、結構化以及系統(tǒng)通信的實時性要求,利用windows的動態(tài)鏈接庫技術開發(fā)了上、下位機間的通信軟件。為提高通信的可靠性,防止數(shù)據丟失,在上、下位機之間開始數(shù)據傳送前,均采用握手信號設置。上位機發(fā)送特征字符,下位機檢測、接受并回送同一字符,并由上位機進行檢測,只有在應答信號正確時才開始數(shù)據傳送,其流程圖如圖1所示。

軟件編制如下:
do｛//查詢can總線狀態(tài)（1為空閑,0為忙）
ret=can_inquiry_trans（ ）;｝
while（ret==0）;
ret=can_ptrans（（byte）address,sznumber,（lp -byte）szdata）;//發(fā)送特征字符
if（ret==0）
｛messagebox（“數(shù)據下裝錯誤!”,“數(shù)據下裝”,mb_ok|mb_iconstop）;
return;｝
do｛//查詢有無下位機返回的數(shù)據（1為有數(shù)據,0為無
//數(shù)據）
ret=can _inquiry_rece（ ）;｝
while（ret==0）;//如果有下位機返回的數(shù)據,接收數(shù)據
ret=can_rece（（lpbyte）＆m_dtype,（ lpbyte）＆m_address,（ lpbyte）＆m_data）;
if（（ret==0fxx00）||（ret==0fxxff））
｛ messagebox （“無數(shù)據包收到或數(shù)據包錯誤”,“接收錯誤”mb_ok|mb_iconstop）;
return; ｝
for（i=0;i<4;i++） //數(shù)據包接收正確,處理接收的數(shù)據
db[250+ｉ]=m_data[i]; //判斷回送的特征字符是否
//與無發(fā)送的特征字符相同
if（!（m_data[0]==0x61h&&m_data[1]==0x61h&&m_data[2]==m_ptime&& m_data[3]==m_ptemp））　
｛ messagebox（“下位機回送特征字符錯誤!”,“特征字符下裝”, mb_ok）;　
return; ｝
messagebox （“下位機回送特征字符正確!”,“在線參數(shù)下裝”, mb_ok）;

（5） 歷史數(shù)據查詢打印

查詢部分包括歷史數(shù)據的查詢、顯示,曲線的生成、數(shù)據統(tǒng)計和報表的生成以及打印。

（6） 報警項目

在監(jiān)控畫面上有報警標志，設備故障、無閥位反饋信號或模擬量參數(shù)報警信息除控制柜有聲光報警外，上位機畫面上亦有報警信號，同時在配置的報警打印機中即時打印出來供運行人員維修參考。

3.2 下位機軟件設計

將控制系統(tǒng)分為四個大的功能塊:整體投運、設備切換、清洗再生和整體停運。

（1） 除鹽水箱水位控制在5～10m，當水位低于5m時，自動按流程順序投運一套制水設備（包括一臺清水泵、兩臺過濾器、一套一級除鹽設備和一臺混床）;當水位低于3m時，自動投運另一套制水設備。當水位高于10m時，進入設備的整體停運，將所有設備按嚴格的操作順序停運后，一級除鹽設備進行再生。

（2） 運行中機械過濾器達到規(guī)定過濾時間要切換到下一臺備用機械過濾器。一級除鹽的切換為陽床出水或陰床出水電導>5μs/cm、中的任何一個。混床的切換條件為出水導電度大于0.2qus/cm或。

（3） 一級除鹽運行20個周期后要進行大反洗再生，設計為全自動進行。

（4） 混床再生過程間隔時間長,故設計為半自動步序進行。

機械過濾器設備采用并聯(lián)運行布置，運行及清洗操作實行遙控步序操作。混床設備采用并聯(lián)運行布置，運行及再生操作實行遙控點操作。

一級除鹽設備采用單元連接方式。陽床出口裝有電導表和硅表監(jiān)督終點，其運行和再生操作采用遙控手動操作。再生設備采用計量箱加噴射器，ctn-1型音頻電磁式酸堿裝置，再生液濃度及中間水箱液位人工調整。

各項操作由一個轉換開關控制，可實現(xiàn)設備手動、步操、半自動和全自動四種操作方式，同時也可在監(jiān)控系統(tǒng)上用軟件實現(xiàn)。

4 結束語

本文將現(xiàn)場總線技術應用于化學水處理程控系統(tǒng)上，保證了整套水處理設備安全、高效、穩(wěn)定運行。投入運行以來，效果良好，受到用戶的好評。此系統(tǒng)為國內新建火電廠水處理程控系統(tǒng)設計和老火電廠進行水處理技術改造，提供了一種理想解決方案，具有很好的借鑒推廣價值。

參考文獻
[1] 陽憲惠. 現(xiàn)場總線技術及其應用[ｍ]. 北京:清華大學出版社,1999.
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