張 衛(wèi)，隋麗娜，倪 濤，潘戰(zhàn)武，康 旋

（1.大唐國(guó)際連城發(fā)電有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730332；2.天水電氣傳動(dòng)研究所有限責(zé)任公司，甘肅 天水 741020）

1 引言

隨著火力發(fā)電廠建設(shè)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電廠自動(dòng)化水平的不斷提高，對(duì)電廠的生產(chǎn)運(yùn)行和管理提出了更高的要求，為實(shí)現(xiàn)電廠全面的信息化管理，大中型火力發(fā)電廠主機(jī)都已經(jīng)采用DCS系統(tǒng)，各輔助車間也采用PLC+上位機(jī)的控制方式進(jìn)行控制并對(duì)各輔助車間實(shí)現(xiàn)集中控制，通過(guò)各子系統(tǒng)提供豐富的實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)的現(xiàn)場(chǎng)信息，對(duì)各系統(tǒng)狀況和設(shè)備運(yùn)行情況作出分析與故障預(yù)警，以提高電廠管理效率和決策正確性。

2 全廠輔助車間集中控制的前期規(guī)劃

由于各個(gè)輔助車間控制系統(tǒng)為不同的廠商供貨，因此在進(jìn)行各輔助車間廠家的工程之前，需提出以下規(guī)劃。

2.1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

某電廠二期全廠輔助車間系統(tǒng)PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的主干網(wǎng)絡(luò)采用100M工業(yè)以太網(wǎng)光纜,采用雙纜冗余的星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。各輔助車間系統(tǒng)分布在電廠的各個(gè)地方，相互之間距離遠(yuǎn)，分散度大，最遠(yuǎn)的集控室距離主廠房約2km。因此，鏈接各車間采用在遠(yuǎn)距離通訊有優(yōu)勢(shì)單模鎧裝光纖，為方便網(wǎng)絡(luò)集成，需規(guī)定各輔助車間廠商提供的通訊接口及類型符合輔助車間網(wǎng)絡(luò)鏈接的需要，同時(shí)劃分各車間的IP地址段及PLC的IP地址，便于日后輔助車間網(wǎng)絡(luò)鏈接與管理。

2.2 操作員站監(jiān)控軟件的規(guī)劃

由于各個(gè)控制系統(tǒng)為不同的廠商供貨，其操作員站的人機(jī)界面有可能不一致，如有的采用FIX界面、INTOUCH界面、組態(tài)王界面、或有自己的專用界面等。因此，實(shí)現(xiàn)輔助車間集中控制必須采用設(shè)計(jì)統(tǒng)一的人機(jī)界面，統(tǒng)一的風(fēng)格及操作方式。

電廠二期全廠輔助車間上位機(jī)統(tǒng)一要求采用Intouch10.0作為監(jiān)控軟件，規(guī)定各車間的節(jié)點(diǎn)名與報(bào)警級(jí)別。全盤(pán)考慮并且制定統(tǒng)一的輔助車間網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，各個(gè)輔助車間遵循統(tǒng)一的規(guī)劃，為各個(gè)系統(tǒng)的連網(wǎng)、畫(huà)面統(tǒng)一和數(shù)據(jù)的匯總創(chuàng)造條件。

3 全廠輔助車間集中控制的總體設(shè)計(jì)方案

電廠二期輔助車間集控系統(tǒng)采用單模鎧裝光纜、工業(yè)級(jí)交換機(jī)建立工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)和軟件平臺(tái)來(lái)互連各個(gè)不同的輔助控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)外圍輔助系統(tǒng)集中控制。輔助車間集控系統(tǒng)架構(gòu)具體的系統(tǒng)配置圖如圖1所示。

本系統(tǒng)采用的星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫褂脝文９饫w連接，結(jié)構(gòu)上以主交換機(jī)為中心，呈放射狀態(tài)連接各個(gè)車間。由于主交換機(jī)上有許多指示燈，遇到故障時(shí)很容易發(fā)現(xiàn)故障的線路，而且當(dāng)一個(gè)車間的系統(tǒng)或線路出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)不會(huì)影響其它車間。采用雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，一條線路中斷自動(dòng)切換到另一條線路，這樣網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性大大增強(qiáng)。另外，如果要增加一個(gè)子系統(tǒng)，只需連接到主交換機(jī)上就可以，很方便擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)。

圖1 輔助車間集控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

輸煤系統(tǒng)、化學(xué)水處理系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)、中水系統(tǒng)采用各車間的工業(yè)交換機(jī)的光纖連接到集控室電子間的主交換機(jī)上。

制氫站車間與集控室距離較遠(yuǎn)，與化學(xué)水處理車間距離最近，在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，將鏈接制氫站的光纖接入到化學(xué)水車間的子交換機(jī)上，通過(guò)化學(xué)水車間的交換機(jī)進(jìn)入輔機(jī)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中。

煤水處理間的程控柜在輸煤程控系統(tǒng)中，由于煤水處理系統(tǒng)隸屬于除灰專業(yè)，因此除灰控制室的上位機(jī)操作系統(tǒng)通過(guò)輔機(jī)光纖網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)輸煤控制系統(tǒng)的PLC系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

輔助車間集控系統(tǒng)操作員站放置于集控室，通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)與各控制系統(tǒng)連接。2臺(tái)上位機(jī)操作員互相冗余運(yùn)行，任一臺(tái)出現(xiàn)故障，不影響運(yùn)行人員對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)視，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)照常工作。工程師站主機(jī)采用VGA分支器，連接集控室大屏幕，供集控室人員方便監(jiān)控整個(gè)輔機(jī)運(yùn)行。

4 全廠輔助車間網(wǎng)絡(luò)與上層網(wǎng)絡(luò)通訊（SIS）的實(shí)現(xiàn)

SIS系統(tǒng)在各輔機(jī)系統(tǒng)直接從輔網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)即可，無(wú)需再訪問(wèn)各個(gè)輔助車間的監(jiān)控系統(tǒng)。由于輔網(wǎng)控制柜與SIS的控制柜處于同一電子間內(nèi)，硬件上直接采用雙絞線鏈接，軟件上選用基于微軟DCOM技術(shù)的OPC Server。OPC是由按照應(yīng)用程序的要求提供數(shù)據(jù)采集服務(wù)的OPC服務(wù)器、使用OPC服務(wù)器所必需的OPC接口、以及接受服務(wù)的OPC應(yīng)用程序所構(gòu)成。從而實(shí)現(xiàn)不依存于硬件中固有數(shù)據(jù)類型，按照應(yīng)用程序的要求提供數(shù)據(jù)格式，使接口標(biāo)準(zhǔn)化來(lái)實(shí)現(xiàn)監(jiān)視、趨勢(shì)圖以及報(bào)表等應(yīng)用程序。

選用WonderWare的FSgateway作為OPC Server，將運(yùn)行的Intouch節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)庫(kù)導(dǎo)入到FSgateway內(nèi)，配置OPC Server的服務(wù)器名及操作系統(tǒng)的DCOM,配置完成后在客戶端可以直接讀取OPC Server內(nèi)標(biāo)簽的數(shù)值。

5 設(shè)計(jì)中存在問(wèn)題

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)片面追求就地智能裝置上送的信息量越多越好，范圍越大越好。由于輔助車間網(wǎng)絡(luò)的通信速率與節(jié)點(diǎn)數(shù)、傳輸量和距離遠(yuǎn)近都有關(guān)，節(jié)點(diǎn)數(shù)和傳輸量越大，距離越遠(yuǎn)，通信速率越慢。因此系統(tǒng)范圍無(wú)限制擴(kuò)大，影響了系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)時(shí)性和可靠性，降低了系統(tǒng)的性價(jià)比。通信信息量過(guò)大，還使一些不重要的負(fù)荷信息占用了不少通信資源，造成數(shù)據(jù)通道過(guò)于擁擠，出現(xiàn)通信不暢、數(shù)據(jù)刷新周期過(guò)慢等情況。受到通信方式和通信速率的限制，傳送電氣信息量較多時(shí)，特別是模擬量，在操作員站響應(yīng)速度慢，影響實(shí)際使用效果。

同時(shí)修改Intouch的數(shù)據(jù)庫(kù)，OPC Server內(nèi)部標(biāo)簽不會(huì)自動(dòng)更新，需要手動(dòng)更新數(shù)據(jù)庫(kù)，為日后系統(tǒng)的修改與維護(hù)帶來(lái)不便。

6 結(jié)束語(yǔ)

面臨新的電力市場(chǎng)機(jī)制，如何提高電廠綜合自動(dòng)化和管理水平，優(yōu)化運(yùn)行，降低發(fā)電生產(chǎn)成本，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，成為發(fā)電企業(yè)普遍關(guān)注的問(wèn)題。用PLC＋工業(yè)以太網(wǎng)＋HMI組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)電廠輔助車間集中監(jiān)控，比較靈活、方便，成本較低；輔助車間集控系統(tǒng)能否實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)目標(biāo)，除了自身的設(shè)備以外，很大程度上取決于輔助車間系統(tǒng)本身的自動(dòng)投入情況。因此保證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的質(zhì)量如限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作靈活可靠、變送器準(zhǔn)確無(wú)誤，才能在控制中心對(duì)各輔助系統(tǒng)進(jìn)行有效的監(jiān)控。

［1］邱公偉.可編程控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用.

［2］趙光畢，曹旭峰.DCS系統(tǒng)在水廠自動(dòng)化中的應(yīng)用.

［3］鮑立萬(wàn).水廠自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)用.