火电厂辅助车间集中控制网络技术方案研究与实施

点击数：1903 发布时间：2009-08-27 20:08:13
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    摘要：根据实践经验提出对网络架构和网络设备、PLC设备及组态、报警及画面等方面的要求；介绍某发电厂的应用实例，对比了辅助车间常规运行模式与集控运行模式，明显看出采用集控方式运行达到了减人增效的目的；对多台机组电厂的辅控网构成、控制设备选取、双机热备等一些影响辅控网。为进一步提高火电厂集控运行和设备管理水平，优化运行人员配置结构，在继续搞好主机集控运行的同时，自 2007 年开始，大唐国际发电股份有限公司全面开展了辅助车间集控运行工作。与主机集控运行是以分散控制系统(DCS)为设备基础类似，目前实现辅助车间集控运行的设备基础为辅助车间控制网络系统(辅控网)，它是将布置在集中控制室内的操作员站通过高速以太网与化学水、除灰、输煤、脱硫等辅助及公用系统的可编程控制器(PLC)连接组成的控制系统。

1 总体技术方案

1.1 纳入辅控网控制的系统

    纳入辅控网控制的系统包括：锅炉补给水、化学取样及炉水加药、制氢、制氯、工业废水处理、生活污水处理、凝结水精处理、空压机、除灰、除渣、电除尘、燃油泵、输煤皮带、含煤废水处理、暖通、烟气脱硫等。一些与机组运行关系密切的系统也可考虑纳入DCS控制，例如燃油泵、除渣、电除尘、空压机、凝结水精处理等，但对于I/O点较多的系统，应由PLC实现就地程控，再通过接线或通信方式连接至DCS实现远方控制。锅炉吹灰、凝汽器胶球清洗、翻车机、卸船机、堆取料机、斗轮机系统不宜纳人辅控网系统。

1.2 辅控网络及设备配置

    (l) 全厂辅助车间集中监控点设在机组单元控制室或独立的控制室内。辅助车间下层控制网络可以有3、4个辅助监控点，即输煤、水网点、除灰渣、脱硫控制点。

    (2)辅助车间监控网采用冗余的星型或环型网络，网络设备(交换机、服务器等)和网络介质均采用冗余配置。

    (3)主干交换机选用工业级千兆交换机，与服务器之间用千兆光口相连，与其他设备(上位机、PLc 等)可用百兆光口相连。

    (4)下层单个控制系统可采用百兆冗余交换机配置，尽可能采用光口配置。

    (5)主干网配置2 台冗余服务器。在CPU控制器使用较多的子网如水网、灰网等设2 台冗余服务器。

    (6)服务器应采用独立冗余磁盘阵列(RAID)配置。

    (7)服务器应配置冗余千兆网卡，与冗余交换机千兆光口物理连接。

    (8)应配置辅控网与SIS的接口，速率至少为 100 Mb/S，能与SIS单向连接，容量根据I/O点及中间点数量确定。

    (9)辅控网应配置历史站，具有报警一览、事故追忆、操作记录、过程回放等功能，容量根据I/O点及中间点数量确定。

    (10)上位机可使用IFIX、INTOUCH等软件，但选型必须全厂统一，便于实现辅控网一体化整合，服务器软件也要与上位机配置的软件兼容。

    (11)辅控网下层系统配置的上位机及其软件数量应比没有辅控网的系统少，下层系统调试完后运行人员转人辅控网上层操控，下层系统一般可配置 1 套上位机（兼工程师站）和相应软件。

1.3 PLC系统配置

    (l)全厂PLC要统一配置，应尽量使用同一厂家产品，但应根据各系统重要程度及 I/0点数量选择不同的系列；

    (2)组态软件应统一配置；

    (3)根据系统对可靠性的要求选择双机热备或单机。

1.4 对电视监视系统的要求

    电视监视系统是辅助车间集控运行有效的辅助手段，全厂电视监视系统与输煤、脱硫等电视监控系统统一配置，已建成的要考虑各独立系统联网。

1.5 对报警系统的要求

    辅助车间控制系统应具有硬光字或软光字报警功能（能够提供声音报警）。

1.6 对操作画面的要求

    对辅控网的操作窗口、画面分布、报表、记录等提出统一要求，画面翻阅要便于运行人员操作，画面一般按3层分布，任一画面的调出点击不超过3次。每一系统（特别是化水、脱硫等）的实时数据应编制集中数据表，以便查找。各系统设备图标（阀门、泵等）的形状、颜色应一致。

2 辅控网应用实例

2.1 系统配置

    某发电厂辅助车间集中监控系统控制网络(全厂辅控网)采用了3层冗余控制网络，上层网为辅助车间集中监控网(辅控网)，中间层网为水、煤、灰渣(电除尘)、脱硫 4个控制子系统，下层网为各辅助车间的PLC控制系统。整个控制网络见图1。

    根据辅助车间工艺系统的功能及地理位置将其合并成辅助监控点，在辅助监控点设置冗余的操作员站，用于工程建设初期试运、设备检修期间及上层辅控网故障时紧急事故处理用。

    各辅助车间控制设备均采用PLC控制，通过冗余的通信接口与子系统及全厂监控网络连接，各车间均配置液晶显示终端，作为巡视时事故处理和调试时使用。

    全厂辅助车间控制系统统一规划，编程软件均为Concept2.6，上位机监控软件采用Intellution公司iFIX3.5，交换机均采用德国Hirschmann系列产品(灰网采用华为 3COM)。

    为联网方便及投产后备品备件管理统一，PLC型号实现了统一，均采用Schneider公司MODICON TSX QUANTUM系列高端产品。为了保证系统的可靠性，全厂辅控网采用冗余结构，包括冗余PLC CPU、网络接口、网络通信介质、服务器、交换机，PLC系统采用冗余电源及UPS，保证电源无扰切换，PLC系统的远程I/0站也采用冗余的电源模块。在系统设计中按照安全、可靠原则实现辅控网、下层网及就地的操作权限切换。对于操作权限，就地最高，辅控网最低。通过对除灰、脱硫系统控制器升级为

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