[原创]新建火力发电厂中辅助生产系统

娇子 · 发表于 2008-11-25 16:16:24

新建火力发电厂中辅助生产系统集中监控网络的建设与应用<a href="http://film.eptchina.cn/">白德龙</a>（内蒙古岱海发电有限责任公司，内蒙古凉城县，013700）摘要： 本文从辅控网的两种设计：

LC系统联网和DCS一体化分别进行了阐述，特别针对辅控网的建设和应用指出了常见的问题，并提供了解决思路。关键词： PLC联网  DCS一体化  规划  性能  随着可编程控制器(PROGRAMMABLE CONTROLLER ，简称

LC)技术的日益完善和工业以太网技术的普便使用，许多新建火力发电厂在规划初期就把全厂辅助生产系统集中监控网络（以下简称“辅控网”）纳入建设日程，在外围辅助系统的程控系统设计时考虑并规划建设了辅控网。近年来，随着DCS系统的普及和现场总线技术的发展，特别是国产DCS系统的价格优势，辅控网从过去的

LC系统联网向DCS一体化设计逐步迈进，目前有的在建电厂已经采用并正在实施一体化的设计。辅控网的出现不仅仅是技术发展的必然，更重要的是电厂管理和运行水平提高的要求，它必将是解决新建电厂人员数量和工作数量矛盾的有效手段。<h4 style="MARGIN: 5pt 0cm 5pt 21.25pt; TEXT-INDENT: -21.25pt; LINE-HEIGHT: normal; tab-stops: list 21.25pt; mso-list: l5 level1 lfo2;">1          <a href="http://www.eptchina.cn/">辅控网的概念</a></h4>辅控网即辅助生产系统集中监控网络，它监控的范围覆盖火力发电厂所有的外围系统，通常包括化学水处理系统、制氢站、输煤系统、除灰除渣系统、电除尘、脱硫系统等。最初形成时，它使用先进的网络监控技术和稳定的工业以太网技术，把外围设备的程控系统连接成网，功能和结构类似DCS系统，近年来随着DCS一体化的设计出现，已经具备与DCS系统接轨的功能。辅控网的出现一方面是技术条件满足的产物，火力发电厂辅助生产系统的本体设备质量和控制水平普遍提高，具备实现自动控制的条件；另一方面是电厂管理水平提高的要求，设备条件和人员素质的提高，使得电厂中主机控制从过去的锅炉、汽机和电气等专人管理已经初步实现全能值班，而外围辅助生产系统在条件成熟后也必然向全能值班努力。总之，辅控网的出现是技术的发展，管理的发展的必然。<h4 style="MARGIN: 1.55pt 0cm 1.55pt 21.25pt; TEXT-INDENT: -21.25pt; LINE-HEIGHT: normal; mso-para-margin-top: .1gd; tab-stops: list 21.25pt; mso-list: l5 level1 lfo2; mso-para-margin-right: 0cm; mso-para-margin-bottom: .1gd; mso-para-margin-left: 21.25pt;">2          <a href="http://bbs.eptchina.cn/index.asp">辅控网的形式</a></h4>辅控网目前主要有两种形式：

LC系统联网和DCS一体化<h5 style="MARGIN: 2.5pt 0cm; LINE-HEIGHT: normal;">2.1 PLC系统联网</h5>这种结构是辅控网概念最初形成时的设计，当时由于价格差异，外围辅助生产系统普遍选用

LC控制，辅控网在建设时，物理的连接采用普通的光缆或双绞线以及工业交换机；通讯协议采用标准的TCP/IP协议；监控软件通常采用Interllution 公司的iFIX软件或Wonderware公司的INTOUCH软件等。辅控网设有自己的服务器和操作员站，操作员站通常安放在机组集控室内。辅控网的服务器内配置有外围所有设备的数据库，可以间接或直接地访问外围的控制系统，读取所需的全部数据，操作员站通过服务器实施对外围系统的监控。为了便于管理，通常在外围程控系统的本地操作员站和辅控网的操作员站之间设置权限，确保在某一个时刻，以上两台操作员站只有一台具有操作权限。通常，本地操作员站的优先级要高。监控软件是基于多任务，多平台，实时性好，开放性好的集成软件包，具有较强的功能：实时过程的监视和控制、报警管理、历史趋势、过程控制统计等，此外还具有必要的用户管理、方便的系统扩展等功能。<h5 style="MARGIN: 2.5pt 0cm; LINE-HEIGHT: normal;">2.2 DCS一体化</h5>这种设计是技术发展的必然，目前

LC和配套监控软件的功能显著提高，已经与DCS系统接近，同时，DCS系统的价格差异逐步缩小，特别是国产DCS系统的价格优势，外围辅助系统使用DCS实施控制已经条件成熟。采用这种设计，控制功能更加完善，系统的稳定性和可靠性显著提高，特别是结合现场总线的使用，功能、造价可以得到很好的控制，必然是下一步的发展方向。<h4 style="MARGIN: 1.55pt 0cm 1.55pt 21.25pt; TEXT-INDENT: -21.25pt; LINE-HEIGHT: normal; mso-para-margin-top: .1gd; tab-stops: list 21.25pt; mso-list: l5 level1 lfo2; mso-para-margin-right: 0cm; mso-para-margin-bottom: .1gd; mso-para-margin-left: 21.25pt;">3          <a href="http://film.eptchina.cn/">

LC系统联网的建设</a></h4>笔者亲自参与了岱海公司辅控网的全过程，从设备招标至网络投运，总结了几点想法：<h5 style="MARGIN: 2.5pt 0cm; LINE-HEIGHT: normal;">3.1 辅控网的初期规划</h5>辅控网的初期规划在很大程度上决定了网络的稳定性和实用性。辅控网从某种意义上讲就是一个整合的过程：把外围各个程控系统整合形成一个全厂范围内的控制网，这样，外围各个程控系统的差异程度就决定了辅控网的建设难度和稳定性，如果外围程控系统采用了多种不同的控制设备，各个系统内又都使用各自的通讯协议，那么整合工作就首先必须对各种通讯协议进行转换，硬件上增加许多协议转换设备，软件上增加了大量接口程序的编程工作，并且这样整合的网络稳定性也差。因此，辅控网的规划最好在外围程控系统规划前就开始实施，首先通过调研或咨询，初步确定哪些外围系统将纳入辅控网实行监控，辅控网将采用可能的哪几种组网方式，使用什么协议，选用什么上位监控软件等，这些初步确定后在外围程控系统招标时就可以有针对性地进行要求，把外围程控系统与辅控网预留的接口在设计阶段就考虑充分，减少实施阶段的许多问题，整个网络将更简单，更稳定。<h5 style="MARGIN: 2.5pt 0cm; LINE-HEIGHT: normal;">3.2 辅控网的实施</h5>具体的硬件建设主要分为两个阶段：网络组建和系统整合调试。新建电厂的组网工作通常是随电缆敷设同步实施，系统的整合调试需要等到外围程控系统调试完备后才可以进行。因此，辅控网的建设是一个建设周期较长的工程，这里有几个问题需要注意：3.2.1.   网络组建工作辅控网络与日常的办公网络大致相同，通常采用星型拓扑结构，但由于是用于现场工业控制，在设备选型和网络敷设过程中必须注意以下要求：1)    交换机建议使用工业级交换机2)    通讯电缆的选型和敷设必须严格执行标准火电厂的现场环境恶劣，不仅是温度高，灰尘大，更严重的有强电磁干扰，甚至部分环境存在腐蚀气体等，因此辅控网络的设备选型和安装必须充分考虑到这些影响，例如：输煤系统是以动力电缆为主的地方，建议以光纤为主。3.2.1.   系统整合的准备工作辅控网下辖众多程控系统，为了便于整合，必须要求各个系统采用统一的标准，为此，辅控网的招标必须尽量提早，这个标准尽量及早确定，如：标签名的命名规则，各程控系统中

LC和上位机的IP地址分配，画面的风格及背景颜色等，只有这样，在辅控网实施系统整合时才有可能，否则将带来巨大的工作量和功能的不完整等问题。此外，整合时必须考虑辅控网和就地程控系统的控制权限分配问题，这些工作需要辅控网厂家和各个程控厂家共同完成。<h5 style="MARGIN: 2.5pt 0cm; LINE-HEIGHT: normal;">3.3 辅控网的性能和功能的规划</h5>辅控网整合时，还需要考虑的问题是监控软件的功能和性能问题，辅控网的监控软件必然与下辖程控系统的监控软件大部分一致，该软件执行单个辅助系统监控时，通常是安全可靠的，但是作为辅控网的监控软件，由于监控点的成倍增加，其功能和性能需要考虑，如果简单地从点数的数量统计，一个电厂某一期工程配套的外围辅助系统的全部控制点数已经大大超过主机DCS系统的控制点数，因此，如何安全可靠使用辅控网的监控软件需要重点考虑。此外，辅控网操作员站的地点也需要考虑，如何便于设备管理。下面是岱海公司的规划：3.3.1.   地点规划通过综合分析和考察，确定选用一期工程输煤集控室作为全厂两期工程辅控网的运行室，放置辅控网的操作员站，这里有以下便利条件：1)      地理位置合理，一方面输煤集控室紧邻一期输煤、除灰和脱硫系统，同时靠近一期和二期工程的通道，便于设备巡检；另一方面集控室位于二楼，便于人员进出；2)      一期输煤是全厂辅控网主干网络的一个节点，便于实施辅控网的全局监控；3)      一期输煤集控室面积较大，适于多专业同时工作；3.3.2.   系统整合规划全厂两期工程的辅控网整合成一个网络，主节点交换机分别安装在一期集控、二期集控、一期输煤和二期输煤，这四个节点交换机连接成环行结构；整个网络中，服务器设置3对，冗余配置，分别用于控制一期和二期化学水等系统、一期输煤和除灰等系统、二期输煤和除灰等系统；辅控运行室将设置6台操作员站，（一期和二期化学水、一期输煤和除灰、二期输煤和除灰各2台）。以上配置考虑三个问题：1)      由于辅控网采用<a href="http://www.eptchina.cn/html/meterial/">

LC和IFIX</a>结构，其下位处理能力和上位通讯能力都有限，如果将多个系统集中到一台服务器和操作员站进行管理，必然造成系统网络负荷增加，下位控制缓慢，影响整个系统的性能和安全性。2)      将一期和二期设备的监控结合系统特点尽量分开，可以有效避免运行人员误操作的发生。3)      每套系统的监控设置2台操作员站，实现冗余配置。<h4 style="MARGIN: 1.55pt 0cm 1.55pt 21.25pt; TEXT-INDENT: -21.25pt; LINE-HEIGHT: normal; mso-para-margin-top: .1gd; tab-stops: list 21.25pt; mso-list: l5 level1 lfo2; mso-para-margin-right: 0cm; mso-para-margin-bottom: .1gd; mso-para-margin-left: 21.25pt;">4          <a href="http://www.eptchina.cn/html/meterial/">DCS一体化的建设</a></h4>

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作者简介：白德龙（1976.11），男，山西省代县，大学本科，高级工程师，从事火电厂热力控制研究

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