摘 要：該文將傳統(tǒng)輔助控制系統(tǒng)與輔網(wǎng)DCS系統(tǒng)進行對比，介紹了輔網(wǎng)DCS一體化的優(yōu)勢。通過列舉輔網(wǎng)一體化DCS在盤錦熱電廠應(yīng)用的實際案例，介紹了DCS在該廠的配置、網(wǎng)絡(luò)連接、第三方通信、GPS校時等設(shè)計情況。通過改進輔網(wǎng)一體化形式，提升了運行人員的技術(shù)水平，電廠也因此受益，提高了經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：輔網(wǎng)一體化；DCS；網(wǎng)絡(luò)；節(jié)能增效

中圖分類號：TM62 文獻標志碼：A

0 前言

華潤電力（盤錦）項目1期裝機容量2×350 MW，機組輔助車間控制系統(tǒng)覆蓋化學(xué)水及水處理、空壓機、除灰、暖通、脫硫、輸煤等系統(tǒng)。輔網(wǎng)集中控制設(shè)立在單元主控室，打破了傳統(tǒng)的全廠輔助車間分散式運行管理模式。自投產(chǎn)以來，控制系統(tǒng)運行良好，新的設(shè)計理念和管理模式明顯提高了運行人員的技術(shù)水平及安全經(jīng)濟效益。

1 集中輔網(wǎng)與傳統(tǒng)輔控區(qū)別

火力發(fā)電廠的輔控外圍設(shè)備，在傳統(tǒng)的控制方式上是將各個子系統(tǒng)獨立開來，通過在生產(chǎn)系統(tǒng)附近設(shè)立單獨的控制室進行控制，完成整個生產(chǎn)過程。每個系統(tǒng)相互獨立，多數(shù)控制系統(tǒng)按照PLC+“上位機”模式設(shè)計，需要較多運行人員參與控制。傳統(tǒng)方式輔控網(wǎng)絡(luò)關(guān)系如圖1所示。

輔助車間集中控制網(wǎng)（簡稱“輔網(wǎng)”，BOP）是利用先進的計算機、通信和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將相互獨立的各輔助外圍系統(tǒng)連接在一起，實現(xiàn)集中控制。隨著火力發(fā)電廠生產(chǎn)模式的改變，降低發(fā)電成本、環(huán)保排放達標、減少運行人員數(shù)量、提高勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益，輔網(wǎng)集中控制必然成為輔助外圍設(shè)備控制的發(fā)展趨勢。通過以太網(wǎng)技術(shù)，將分散在現(xiàn)場各個部分的子系統(tǒng)通過DCS硬件完成數(shù)據(jù)采集及控制，利用統(tǒng)一的上位機操作軟件，實現(xiàn)“輔網(wǎng)”控制。如圖2所示。

一體化輔網(wǎng)控制系統(tǒng)克服了原有系統(tǒng)獨立且分散的缺點，加速了系統(tǒng)的運行效率，合理、有效地進行輔網(wǎng)系統(tǒng)軟、硬件設(shè)計，統(tǒng)一監(jiān)控界面、統(tǒng)一風(fēng)格、統(tǒng)一操作方式，方便、靈活地進行切換和調(diào)用，完成各輔網(wǎng)運行狀態(tài)的實時監(jiān)控，實現(xiàn)真正的遠程控制。

與傳統(tǒng)的分散式輔控系統(tǒng)相比，輔網(wǎng)的優(yōu)點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）由于輔助車間系統(tǒng)采用DCS一體化系統(tǒng)，借助搭建的高速以太網(wǎng)絡(luò)，真正實現(xiàn)了輔助車間集中監(jiān)視及控制，整合資源。將分布在現(xiàn)場的各生產(chǎn)車間內(nèi)操作員整合在輔控車間內(nèi)，實現(xiàn)生產(chǎn)車間無人值守。

（2）輔助車間控制系統(tǒng)一體化，DCS系統(tǒng)為同一系列品牌，DCS設(shè)備集成度提高，備件同一化，可達到減少庫存儲備、降低人工維護費用及生產(chǎn)成本的目的。

（3）輔助系統(tǒng)生產(chǎn)設(shè)備的多種通信傳輸方式，可通過DCS兼容的接口協(xié)議，統(tǒng)一實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸和采集。

（4）輔網(wǎng)控制系統(tǒng)的一體化，在優(yōu)化了生產(chǎn)流程的同時，也對運行人員提出較高要求，必須要熟悉生產(chǎn)工藝和工藝流程，提高人員的技能水平和綜合素質(zhì)。

2 集中式輔網(wǎng)系統(tǒng)介紹

2.1 和利時輔網(wǎng)在國內(nèi)機組配置簡介

華潤電力（盤錦）項目裝機容量為2×350 MW，輔助控制系統(tǒng)選用和利時公司生產(chǎn)的HollySys MACS 6系統(tǒng)，編程軟件為和利時自主研發(fā)的Auto Think，硬件選用SM系列，配合操作軟件MACS 6.5.1，完成整套機組輔網(wǎng)的集中監(jiān)控。輔網(wǎng)系統(tǒng)按照生產(chǎn)設(shè)計了28個現(xiàn)場控制站，分為脫硫、化水、輸煤、除灰4個系統(tǒng)，完成整個一期工程輔控網(wǎng)集中控制。

2.2 輔網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計概況

集中輔控網(wǎng)絡(luò)作為DCS系統(tǒng)傳輸?shù)纳窠?jīng)線，必須秉承安全、可靠的原則設(shè)計。盤錦項目整個輔網(wǎng)系統(tǒng)的控制站按照生產(chǎn)系統(tǒng)的劃分，布置在各個生產(chǎn)車間附近單獨的電子間內(nèi)，各遠程控制站之間的通信采用冗余雙路單模光纖進行通信，再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換信號后，接入設(shè)置在主廠房的交換機，完成數(shù)據(jù)的傳輸及控制。

輸煤系統(tǒng)的生產(chǎn)車間分散性較大，擴展柜多，設(shè)備重要性較高，在設(shè)計網(wǎng)絡(luò)時，為避免網(wǎng)絡(luò)單個節(jié)點故障影響下游擴展柜故障，擴大故障范圍，輸煤系統(tǒng)的遠程網(wǎng)絡(luò)采用了“并聯(lián)”方式接入主控制柜網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，各個遠程控制站冗余網(wǎng)絡(luò)通過DP-Hub接入，避免網(wǎng)絡(luò)“串聯(lián)”連接方式的上游節(jié)點故障影響下游網(wǎng)絡(luò)帶來的隱患。

每個控制站網(wǎng)絡(luò)設(shè)置為128A、129A、128B、129B四段網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)互為冗余，可實現(xiàn)無擾切換。工程師站、歷史站、操作員站作為上層網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點，通過設(shè)置的冗余的網(wǎng)絡(luò)128、129接入DCS以太網(wǎng)。

2.3 MACS 6.5.1網(wǎng)絡(luò)設(shè)計與以往版本區(qū)別

和利時DCS研發(fā)的上一代操作系統(tǒng)MACS 6.1.5與現(xiàn)今使用的MACS 6.5.1有較大差異。MACS 6.1.5采用星形網(wǎng)絡(luò)，所有上層網(wǎng)絡(luò)與下層網(wǎng)絡(luò)通過互為冗余的I/O服務(wù)器進行交互，所有的數(shù)據(jù)經(jīng)過I/O服務(wù)器處理后，信息傳遞到下層網(wǎng)絡(luò)，同樣，下層網(wǎng)絡(luò)采集的數(shù)據(jù)也是經(jīng)過I/O服務(wù)器處理后傳輸?shù)缴蠈泳W(wǎng)絡(luò)。上層網(wǎng)絡(luò)需要多增加130、131網(wǎng)段，加之服務(wù)器、交換機等設(shè)施。增加了成本。

新版本MACS 6.5.1的控制系統(tǒng)取消了I/O服務(wù)器。輔網(wǎng)新系統(tǒng)的工程師站、操作員站等上層網(wǎng)絡(luò)，不再通過I/O服務(wù)器完成上層網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)與下層網(wǎng)的連接，取而代之的是冗余的高速總線型網(wǎng)絡(luò)?？偩€型網(wǎng)絡(luò)不僅節(jié)約了I/O服務(wù)器節(jié)點，減少了數(shù)據(jù)傳輸周期，提升了網(wǎng)絡(luò)實時處理能力，降低了負荷率，消除了服務(wù)器出現(xiàn)故障帶來地對下層網(wǎng)絡(luò)的影響，使數(shù)據(jù)傳輸更可靠、更快速。

2.4 輔網(wǎng)GPS校時原理

GPS系統(tǒng)校時分為單域的系統(tǒng)校時和多域的系統(tǒng)校時，盤錦項目輔網(wǎng)DCS整個輔網(wǎng)都劃分在一個網(wǎng)絡(luò)中，校時系統(tǒng)為單域校時，校時信號設(shè)計比較簡單。

輔網(wǎng)校時信號取自電氣系統(tǒng)GPS系統(tǒng)，通過485電纜接入和利時ATS3200校時機箱，再由RJ45網(wǎng)線送至2臺歷史站的網(wǎng)口，所有上位機都接收歷史站校時信號。

2.5 輔網(wǎng)系統(tǒng)與外部控制系統(tǒng)連接方式

該系統(tǒng)與外部設(shè)備系統(tǒng)通信時有多種通信協(xié)議可選，盤錦熱電廠SIS系統(tǒng)采用OPC協(xié)議，與濕式除塵器系統(tǒng)選用485通信方式。輔網(wǎng)系統(tǒng)整體分為一個域，上位機需安裝和利時的HOLLiAS Comm通信軟件，對應(yīng)啟動一套就可實現(xiàn)通信及數(shù)據(jù)的采集，上位機也可以安裝操作員在線軟件，同時運行以上2種軟件不發(fā)生沖突，可兼做操作員站使用。

2.6 輔網(wǎng)系統(tǒng)接地方式

DCS系統(tǒng)的接地主要分為2種：保護接地和屏蔽接地。保護接地是保護人身安全和設(shè)備安全的接地，盤錦項目輔網(wǎng)的保護接地方式是將操作員站、工程師站及現(xiàn)場控制站的保護接地點串聯(lián)后，接入DCS系統(tǒng)專用的公用的接地銅排，再由一根總線接入“大地”。通常這些銅排設(shè)置在電子間下層的電纜夾層接地柜中。屏蔽地的主要作用是抑制外界電池干擾，同時也防止設(shè)備產(chǎn)生的磁場影響其他設(shè)備設(shè)置的一種接地，屏蔽地的接地方式將各控制站的接地點，并聯(lián)接入接地銅排。設(shè)置在遠程的擴展柜，機柜的保護地和屏蔽地分別接入附近沒有大功率電機工作的電氣系統(tǒng)接地柜中。

3 結(jié)語

DCS輔網(wǎng)一體化的出現(xiàn)，改變了以往各子系統(tǒng)PLC的傳統(tǒng)配置，將各分散的生產(chǎn)車間的通過可靠的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行連接，將控制部分集中在一個控制室中，完成各生產(chǎn)系統(tǒng)的控制。盤錦熱電廠一體化的設(shè)計，提高了輔助系統(tǒng)的可靠性，以便其能適應(yīng)高度自動化的控制功能。同時，使運行人員必須熟悉各種輔助車間生產(chǎn)流程和生產(chǎn)工序，提高生產(chǎn)技能及運行水平，就地控制室實現(xiàn)“無人值守”目標，達到減員增效的目的。

參考文獻

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