采用搭建火电厂辅控网的构想及安全.pdf

2 们O 9 甘肃兰州 采用P L C 搭建火电厂辅控网 的构想及安全分析 张福祥，白会平，梁春利，任元太 ( 大唐连城发电公司7 3 0 3 3 2 ) 【摘要】通过对火力发电厂辅控网建设的调研、分析和实践，结合电厂辅助系统运行的现状， 提出辅助控制网络建设的技术要求和方案构想，在网络结构，数据安全与共享、经济分析以及控制功 能等方面提出一些建议，为尚未构建辅控网或要进行辅控网改造的发电厂提供一些借鉴。 【关键词】P L c ；辅控网结构；数据安全；共享；管理分析 将现有辅助车问相对分散和独立运行的的控制系统通过网络连接起来，将控制层的实时数据和信 息集中管理，综合使用，在机组单元控制室集中监控全厂辅助车间生产过程和设备，采用计算机网络 功能和P L C 相结合的方式将独立的“水网”、“灰网”、“煤网”及其它相关独立系统通过网络技术联 成一个综合控制网络，实现在单元控制室集中监测、远方操作和运行管理。并能有效的实现数据安全、 共享和传输。为生产管理和经济指标分析提供强大的数据源，有效推动企业的综合管理水平和人力资 源的优化使用。 1引言 3 0 0 M W 机组及以上容量的现代火力发电厂。公用的辅助设施，位置分散。系统多样复杂，相对 独立控制，自成体系，如何利用快速发展的计算机和网络技术实现全厂辅助车间的集中控制，成为发 电企业提高运行管理的有效手段，也必将成为有效提高企业各项指标的推动力。随着计算机网络和控 制技术的发展，充分发挥现有装置的功能，实现资源共享，提高劳动生产率和企业管理水平。使用开 放性、标准化的工业以太网功能将不同厂家的控制系统相互连接已经成为技术发展的必然所在。也是 辅控网建设所依托的重要技术平台。 2 辅控网络改造建设及设计构想 一般早期投产和大部分在役火电机组水网、灰网、输煤网独立运行，形成三个独立的运行节点。 水网包括锅炉补给水系统、凝结水精处理系统、工业、化学废水处理系统、生活废水处理系统、净化 站系统、汽水取样及加药系统、制氢控制系统；灰网包括除灰系统、除渣系统( 含机组排水槽) 、燃 油泵房控制系统；输煤网包括所有皮带启、起和过程的集中控制。翻车机、斗轮机系统独立控制，就 地设有监视站，炉膛吹灰控制系统一般单独运行。各系统在就地控制室独立设操作站。均能实现所属 设备的控制和监视。 而要提高电厂的管理效率，实现管理的信息化、自动化、智能化，就必须实现生产信息的共享和 集中管理。发电厂运行管理也必将逐步消除“自动化孤岛”，以实现异种系统互联和集中监控。连城 发电公司也将进行数据共享控制网络的建设。在水系统控制网络、灰渣系统网络、输煤系统控制网络 等3 个主要控制点的基础上进行改造建设。将全厂的辅网控制系统所有子站分别集中在全厂输煤控制 系统、水网控制系统、除灰渣网控制系统等3 个集中控制点，集中监控点设在主机组单元控制室，为 保证系统的安全可靠，辅助网控制系统还将设有3 大系统监视站，在3 个主要的控制点设有操作员站 7 1 5 甘肃省目机工程学鑫2 0 1 0 年匪获凳优秀学术论文奠 外作为后备使用，其它站点均不设操作站，最后通过以太网将以上网络联网进入全厂辅控上层网进 行集中监控及管理。除水、煤、灰渣等3 大网络钠 辅助控制网之外还可纳 其它部分独立控制系 统如：电除尘控制系统、锅炉炉膛吹灰控制系统。而对于采用独立控制或P L c 控制的脱硫系统也可 纳入辅控网进行控制。 辅助控制网的建设可采用P L c + 计算机阿络方式将常规的承、煤、灰3 个主要阿络节点通过以太 网搭建综合辅助控制网通过辅助控制网实现各个阿络节点所属设备的控制和监视；辅煤、求网和灰、 渣同就地站点正常运行过程中只做监视和辅控阿后备方式( 在辅助控制嗍有异常和其他方式变化时使 用) ，正常运行过程中各就地独立站点控翩功能将被闭锁。根据实际情况将全厂电视监控系统统一配 置各独直系统联网并将全厂的闭路监视系统纳为一体在机组主控室集中监视保证辅控运行人员 能够及时了解现场设备运行情况；完善必要的辅控网报警系统要有硬报警或带有声音报警功能的较 报警；同时保证辅控同与射s 系统的以太阿接口并与s l s 系统单向连接。由于辅助车间位置分散在全 厂的各个角落，距离比较远而且每个辅助系统都基本上自成体系。辅控同的总 辛：设计思想是根据辅 助车间T ：艺系统的功能及地理位置将其台井成辅助监控点在辅助监控点设置冗余的操作员站用于 凋f j 及现场故障的紧急z K 故处理。除辅助 | ： 控点外的其它辅助车间不设操作员站只i 殳置供事故处理 和橱试时使月j 的终端。 3 辅助控制网的网路层次和安全分析 31 构建后的辅助控制网络拓扑 督+ L ；8 k ( 控制网络：辅助车问监挣网采用冗余光纤千兆星型以太嚼络宦外主干网采用铠装单模光 缆室外予网采用铠装多虞光缆；网络设备( 交换机和服务器) 和网络介质均采用冗余配置，“保正 可靠性。网络结掏采用星形拓扑便于_ 下程实施和战障隔离碱小网络故障造成的影响。控制网络中 的美键设各( 如交换机、服务器) 均进用须为性能可靠的产品工业级网络设备；再配置上功能完善的 组态软件和数据库软件形成一个配置先进可靠、功能完善的集中控制网络平台在辅控碍烙平台上 纽建和实现辅助车问系统集中控制网络从而实现在辅控网络的单元控常j 室对各子拉制系统的集中监 控( 包括水网、煤同、灰同等系缱) 。各个辅助车同控制系统统一规划尽盘采用统一的P L c 及交按 =三黑毋鬟 0 一 趣 2 0 1 0 9 甘肃兰州 机产品。一方面保证了整个网络连接方便，提高了系统可靠性，也有利于备件的管理。在辅控网络的 基础上可以提供与厂级监控系统S I S 、M I S 系统的接口，S I S 系统可以通过数据库服务器直接访问过程 数据。为S I S 系统实现全厂网络的监控、生产管理、分析计算等功能提供可靠的保障。 ( 2 ) 辅控网络系统可靠性：辅控网络系统具有多种冗余、容错措施，控制系统电源冗余、网络 设备冗余配置、使系统具有很高的可靠性，保证控制系统长期稳定地运行。采用真正的冗余网络结构， 保证系统的安全性。冗余交换机、冗余网络通讯介质，冗余P L C 系统网络接口板N O E ，P L C 系统及 远程I o 站采用冗余电源模块。网络电缆的敷设，使用专用的电缆线槽，必要时要在主要系统( 如化 水系统) 设置服务器，主要是数据量比较大，每个辅助车问的P L C 接受上位机、水网操作员站及辅控 网服务器的三重数据存取，负荷量可能很大，为了降低就地P L C 以及整个网络系统的负荷量，保证整 个网络的可靠性及控制系统的速度，水网控制系统可设计两台服务器作为与全厂辅控网的通讯接口设 备，辅控网的操作员站以客户端的形式从水网服务器上存取数据。 3 2 构建后的辅助控制网络安全分析 全厂辅网采用上位机网络系统和可编程控制器( P L C ) 相结合的方式，将“水”网、“灰”网、“煤” 网连成一个监视网络，实现在单元控制室集中监测、远方操作和运行管理；一旦控制网故障或数据遭 到侵害，将会造成很大的损失，并直接影响生产过程的安全，故必须要保证以下环节的安全。 ( 1 ) 网络安全方面必须网络各级软件设置不同的访问权限、访问方式等。通过口令进行访问认 证，对不同的人员设置不同的访问密码和访问权限，同时对操作员站上的操作进行记录和打印。主要 网络设备要冗余配置，双网热备控制，网络有专人进行网络运行维护和管理，定期检查和测试系统。 ( 2 ) 实时数据库安全方面系统配置冗余的操作员站，要从硬件上保证系统数据库的可靠性，同 时通过设置软件访问权限、访问方式避免非法操作；安装杀毒软件并定期升级。避免病毒对控制网络 的破坏，尤其要保证控制系统所使用的任何存储设备必须为专用，从管理方法和手段上杜绝人为造成 的病毒侵害。 ( 3 ) 操作安全：通过设置软件访问权限及访问方式。使得系统避免非法操作。即系统投运后， 一般情况下，监控在辅助车间集中控制室进行；当某一辅助监控点需要操作时，系统通过网络远程授 权在辅助监控点进行操作。此时辅助车间控制室对此辅助监控点无操作能力；当操作完成后，系统自 动收回授权，辅助监控点不能进行操作，辅网控制室恢复其控制功能。同时要在操作按钮上设置必要 的闭锁方式，重要系统的方式以不同的颜色区分，提醒运行人员提高操作监护等级。 ( 4 ) 供电安全：辅网系统可接受外部输人的2 路交流电源同时系统配置有交、直流切换器和 冗余的直流电源保证系统的供电可靠性，重要装置要配备u P s 电源，并要保证电源切换开关的可靠性。 3 3 辅助车间网络控制功能要求 辅助车间监控系统能对电厂辅助车间工艺系统与设备的工艺系统的顺序控制发出启停指令与手 操单操；实现各工艺系统的顺序控制、模拟量控制、设备的联锁保护功能、系统报警和数据记录；辅 助车间监控系统易于组态，易于使用，易于扩展；辅助车间监控系统具有诊断功能，具有高度的可靠 性。辅助车间公用网系统内任一分系统发生故障，均不影响整个系统的正常工作；辅助车间监控系统 的参数、报警和白诊断功能均高度集中在C R T 上显示和在打印机上打印；辅控网络的实时数据集中 辅助车间所有的控制数据为统一编码，统一分配统一组态的综合实时数据库，有利于系统的备份、 恢复和数据安全管理，减少数据接口和传输途径，提高了系统防止人为囚素和病毒的干扰；并可提供 给S I S 系统、M I S 系统使用；为S I S 和M I S 系统提供辅机系统运行和控制的实时及历史数据可集中 监控辅控网络中的所有控制子系统。各辅助车间控制系统( 化水、除灰、输煤等) 的画面和数据库按 照整个辅助车间集中监控网络系统的统一网络规划来完成，各自系统丽面和数据库的具有良好移植 性，便于控制系统设备的维护和备件的管理，更有利于培训全能辅控值班人员。 4 结束语 辅助车间实现监控网络化和集中控制，提高了辅助车间运行与管理水平。同时提高了电厂运行的 7 1 7 甘肃省蚍程学会2 0 1O 年度获奖优秀学术论文集 安全性和经济性，更有利于于各项经济、技术指标的统计和分析，有利于推动企业的节能减排和耗差 分析工作，更有利于人力资源的整合人员技能的全面提高。所有当值运行人员在控制室可以方便地了 解和协调处理机组和全厂主辅设备的运行时实状况。在全厂信息系统上，各级生产管理和技术人员也 能全面地监视、了解全厂辅助车间的运行状况，为全面提升电厂综合自动化水平奠定基础，也必将有 利于系统备件和费用的有效管理和电厂运行人员、维护人员的综合培训。 参考文献 大唐国际发电股份有限公司2 0 0 r 7 年7 月 作者简介： 张福祥：男甘肃靖远甘肃大唐国际连城发电有限责任公司副总经理高级工程师专业领域：电厂设备及安全管 理联系地址：甘肃省永登县大唐连城发电公司邮编：7 3 0 3 3 2 联系方式：0 9 3