ADAM5000在水廠自動化監控系統中的應用

　　摘要：本文基于MCGS（MonitorandControlGenerateSystem）組態軟件下，以水廠送水泵房監控子系統為例，通過的系統的設計與開發，闡述了MCGS在供水行業中的一個典型應用。本文重點討論了在MCGS的組態與運行環境下，用串口同步通信的方式，對研華ADAM5000各模塊設備的組態方法和對模塊設備控制的讀寫操作，以及對送水泵房模塊控制軟件的編程過程。
　　
　　引言
　　
　　新疆某團場水廠供水規模為10萬噸/天，多年來一直不能動態監控工藝流程和實時了解生產設備是否安全運行，這給管理帶來了很大的不便，同時也存在著一定的風險。
　　
　　2009年團部決定采用北京昆侖通態自動化軟件科技有限公司的MCGS為開發平臺，建立了“水廠自動監控管理系統”，解決了以上諸多問題。
　　
　　本文以送水泵房控制子系統為例，重點討論在MCGS的組態環境下，通過用戶窗口，采用串口通信的方式，對ADAM5000系列各模塊設備的組態方法及其各模塊設備控制的讀寫操作，并完成送水泵房ADAM5000控制的軟件編程過程。
　　
　　1、水廠監控系統的組成
　　
　　根據水廠制水工藝的要求，該水廠的自動監控系統由取水泵房子系統、加藥混凝子系統、加氯消毒子系統、濾池控制子系統、送水泵房子系統、變配電控制子系統等六部分組成。各控制子系統分別使用一臺ADAM5000完成對現場監測、數據處理的工作。MCGS與各子系統的ADAM5000用串口同步通信的方式（RS232/RS485）采集數據，或把實時數據庫中的數據輸出到外部設備，實現對外部設備的控制與操作，水廠自動化監控系統如圖1所示。　　
　　2、MCGS的組態與運行
　　
　　2.1MCGS的組態與運行環境
　　
　　MCGS是能夠在Microsoft各種32位Windows平臺上運行的開發工具，MCGS的體系結構由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略五部分組成（見圖2）。運行時，MCGS通過對現場實時數據的采集、處理，并以動畫顯示、流程控制、報警處理和報表輸出等方式，方便值班人員進行現場操作。　　
　　2.2ADAM5000設備組態方法
　　
　　設備窗口是MCGS與作為測控對象的外部設備建立的后臺作業環境，MCGS把實際的外部設備分為獨立的設備（是指可獨立工作、完成特定數據輸入輸出功能的設備）、父設備（是指本身不直接處理數據輸入輸出，但起到管理其他設備工作的設備）和子設備（是指本身具有處理數據輸入輸出的功能，但只有和對應的父設備一起才構成完整工作系統的設備）。
　　
　　在MCGS的設備窗口，首先從設備構件箱里選擇智能模塊構件，配置到窗口內，再根據ADAM5000系列各模塊設備的類型和特征，選擇串口同步通信方式，也就是說串口通信父設備下掛接多個通信子設備的一種通信處理機制，通過以父設備形式與外部實際ADAM5000設備建立傳輸通道連接，再設置ADAM5000各模塊相關的屬性；然后通過設備構件把外部ADAM5000各模塊同步采集的實時數據，送入實時數據庫，或把實時數據庫中的數據輸出到外部ADAM5000各模塊設備，根據有關信息以事件的方式發送給系統的其他部分，進行控制運算和流程調度，實現MCGS系統對外部ADAM5000各模塊設備工作狀態的實時監測與控制。
　　
　　送水泵房的應用控制程序在MCGS軟件平臺上的控制策略中進行開發，變量存放在實時數據庫中，完成設備組態，可實現對送水泵房機泵的運行狀態實時監測和控制。
　　
　　2.3MCGS對ADAM5000各模塊控制的讀寫操作過程
　　
　　運行時，MCGS采用ActiveDLL構件的方式來構建設備驅動程序，通過規范的OLE接口掛接到MCGS中，使其構成一個整體，設備驅動程序和MCGS運行在同一個進程內，來支持程序之間的數據交換，也可用于實現不同軟件之間的相互操作。在MCGS中要操作ADAM5000各模塊設備，必須首先確保對應的ADAM5000設備己選入設備工具箱，在設備構件管理工具中，登記選擇需要使用的ADAM5000各模塊設備。
　　
　　MCGS首先檢查該ADAM5000模塊設備是否滿足接口要求，同時調用該模塊設備的接口函數（GetDevName），然后依次調用接口函數（InitINewDev），并對ADAM5000各模塊設備的屬性進行初始化設置，讀取屬性函數（DevType），確定模塊的類型（0為父設備）；再讀取屬性函數（DevStyle），確定ADAM5000各模塊設備的類別為子設備（對子設備應設置成父設備構件的類別），返回模塊設備的類型名稱，該類型名稱zui后顯示在設備工具箱中，用于標示對應的設備構件。
　　
　　打開設備屬性窗口，設置ADAM5000模塊的屬性，即定義ADAM5000模塊的通道，也就是建立設備構件的通道與ADAM5000內部的連接關系。當操作人員在用戶窗口畫而按對應的按鈕時，MCGS調用接口函數（SetDevPage）驅動ADAM5000設備（應用控制程序的原代碼己寫入控制策略中）；MCGS通過調用接口函數（GetChlType）讀取設備的通道信息，并顯示通道連接狀態，根據傳輸的數據，實現MCGS系統對外部ADAM5000模塊的實時控制。送水泵房的用戶窗口如圖3所示。
　　
　　3、ADAM5000控制軟件的設計與實現
　　
　　3.1送水泵房的工藝流程
　　
　　送水泵房為“水廠自動化監控管理系統”中的一個部分，其主要設備有五臺離心式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。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，設備還有12個高壓開關柜、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以下需進行真空吊水。根據清水池的水位、服務壓力和流量參數的要求，確定水泵開停臺數；然后把機泵的運行狀態及時地返回給MCGS，同時把測量的實時數據提供給水廠調度；排水泵、真空泵的啟停，由本車間的操作人員根據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
　　
　　送水泵房內的機泵控制，采用現場手動控制方式和自動控制方式。當開泵指令發出后，系統根據取水泵房的開機情況、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，則啟動電動機，打開對應的出水閥門。
　　
　　水泵若未能按程序操作，則報警。若水泵電動機發生故障，自動關閉對應的閥門，并發出故障信號，同時備用泵自行投入運行。若接到關泵指令，先關閉對應出水閥門，水泵再停止運轉。根據運行經驗，每次增開水泵時，以運行流量、且滿足出廠壓力的機泵投入運行為標準；減少運行水泵時，以運行流量大、超過出廠壓力多的機泵退出運行為標準。送水泵房子系統PLC的控制流程如圖3所示。
　　
　　4、結論
　　
　　系統采用MCGS與ADAM模塊相結合的方式，對水廠的工藝流程和設備的進行實時監控，大大提高了管理效率，節約了經費，經過一年多的運行，作為子系統的送水泵房監控系統基本實現了對送水泵房的機泵設備運行狀況的實時監測與控制。整個系統對取水泵房、加藥房、沉淀池、濾池、沖洗泵房的工藝流程、排泥行車的運行狀況及排泥虹吸的形成與破壞也實現了實時監控。至今，系統運行情況可靠、穩定。