基于IFIX全厂辅控网在大唐王滩发电厂的应用.doc

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063611）摘要：本文介绍了河北大唐王滩发电厂一期2600MW燃煤火电机组全厂辅助车间控制网络的实施和网络构成，网络冗余和控制器冗余大大提高了网络的稳定性和可靠性。通过对辅助车间的集中监控，实现了全厂集中监控，大大提高了我厂自动化控制水平，实现减员增效、降低发电生产成本，为我厂取得更大的经济效益奠定坚实的基础。关键词：以太网 IFIX PLC 辅控网1概述随着电力市场的进一步开放、电力改革的不断深化和厂网分开，如何提高生产效率、降低发电生产成本、提高控制水平是每个现代化电厂急需解决的问题。由于热工自动化技术的不断提高，一些电厂已经开始对部分辅助系统实现集中控制，河北大唐王滩发电厂一期2600MW辅助控制网主要分为水网、灰网、输煤网、空调网、脱硫网，采用成熟可靠的编程软件concept2.6和IFIX3.5监控软件，结合飞速发展的工业以太网控制技术建立全厂辅助车间监控网络，实现全厂主控室对全厂辅助车间的集中监视和控制，不仅提高了控制水平并且实现了减员增效、降低劳动能强度等目的，全厂辅助车间集中监控站将由仅1-2名运行人员即可完成监控。2王滩发电厂辅助车间控制系统现状(1)辅助车间控制系统I/O点数量庞大王滩发电厂辅控网络系统总共I/O点数约为28000点，其中脱硫系统I/O点数为3872点，其中模拟量576点，数字量3294点。(2)辅助车间物理位置分散辅助系统分布在电厂的各个地方，相互之间距离远，分散度大，如脱硫电子控制间、输煤翻车机控制室距离主厂房有1km以上，因此必须解决远距离通信和信号衰减问题。(3)辅助控制系统类型各异，接口数量众多由于各个辅助控制系统，特别是一些子系统，采用不同的控制设备，各个控制系统的通信接口采用不同的通信协议，甚至不同的物理接口，要实现集中监控，必须解决网络通信协议的转换问题，以保证在不同接口、协议之间可靠准确地进行数据传送、交换。(4)操作员站的人机界面基本一致由于各个辅助车间控制系统为不同的厂商供货，因此其操作员站的人机界面很有可能是不一致的，但是王滩发电厂在技术协议中要求厂家统一使用IFix监控软件，基本实现统一的人机界面，但是由于厂商的设计思想不同或者各控制系统要实现的控制功能的不同，风格及操作方式略有不同。(5)与电厂监控信息系统(SIS)接口王滩发电厂辅助车间控制系统提供了开放性的实时数据接口，给电厂SIS提供实时信息。实现了生产管理及技术人员从办公室查看、分析生产实时数据，历史存储数据可长期保存。点检员可调用丰富的数据和曲线，为点检员真正从点检数据进入分析数据奠定了基础。同时，为生产管理、技术人员分析事故、消除缺陷提供了便利条件。(6) 我厂辅控系统的可编程序控制器（PLC）均采用Modicon公司QUANTUM系列产品。为提高整个辅助车间监控系统的可靠性，辅控网络采用双机热备的控制器、双机热备的网络结构，其中化学补给水系统、海水淡化系统、空调系统、输煤系统、脱硫系统、干除灰系统均采用双机热备的PLC系统，即双CPU、双电源、双NOE以太网模板。工业废水、生活污水系统为双电源、单CPU、双NOE以太网模板系统配置。制氯系统、加药系统、制氢系统、渣水系统均为单电源、单CPU、双NOE以太网模板系统配置。（7）辅控网的维护存在很大的困难辅控网共计22个子系统，各PLC厂商对控制系统的设计思想不尽相同，甚至应用软件也不相同，而且辅控网的现场环境往往比主机组的现场环境更差，现场热工测量设备也种类繁多，各种仪表都比较先进，再加上我厂辅控网现场设备的维护都是外包给项目部，老员工对先进的设备接受能力还是比较慢，所以给辅控网各系统的正常运行和维护带来了一定的困难。3辅助车间工艺系统、网络组成和结构全厂辅助车间和辅助系统集中监控系统控制网络采用星形网络，即设置两层控制网络：上层网为辅助车间集中监控网，下层网为水、输煤、灰渣、电除尘、集中制冷、脱硫6个车间级控制主干网。全厂辅控网均采用1000M冗余光纤以太网；设有与厂级监控信息系统（SIS）通讯接口（1000M以太网接口）。全厂辅控网设有4个操作员站、1个工程师站、1个历史站和2个大屏幕（带1个EOS）及2台相互冗余、相互热备的服务器、冗余的交换机、3台网络打印机、工业电视1000M以太网接口、SIS系统1000以太网接口。1、2机组下层监控系统均为100M以太网。历史站放在工程站室内，方便检修及管理人员进行历史数据浏览、打印等工作,不作为存放全部历史数据之用。辅控网分别有与1、2机组DCS系统的接口，用于光字牌报警信号，采用RS485；2台互为热备冗余的服务器，具有数据存储及网络管理功能，每台服务器都配置双CPU，两台服务器互为冗余，能够实现在线无扰切换，当一台服务器故障时，另一台热备用的服务器能够自动无扰的投入运行，任何一台服务器都能够带电在线更换；能够接受冗余电源，能够保存1个月的历史数据及操作信息。服务器采用机架式结构，冗余的两台服务器安装在统一机柜中。配置LCD显示器,能够至少满足处理4万点标签量的要求。磁盘阵列中的磁盘故障能够报警，并且能够自动启用备用磁盘，能够带电拔插，更换新的磁盘后，数据自动备份。历史数据采用无损压缩，磁盘具有自动休眠，不影响历史数据的存储。采用软件形式的防火墙。全厂辅控网交换机选用HIRSCHMANN的MACH 3005型产品。所有交换机都采用工业级德国赫斯曼交换机，配置路由模块，并设计冗余路由，提高可靠性。配置了多模光纤接口。提供网络诊断和组态配置软件HiVision PC base 企业版，可管理MACH 3000系列交换机产品。下层监控系统网络的网址分配（VLAN划分），通过路由模块设计实现。交换机使用独立电源，交换机及直流电源都采用冗余电源，两路电源一路来自UPS电源，一路来自保安电源。网络图附后。3.1全厂辅控网车间级控制主干网挂有以下站点：a.全厂水系统控制主干网将挂有以下站点：l 锅炉补给水处理控制系统l 海水淡化处理系统l 制氢站l 工业废水处理系统 l 生活污水处理系统l 综合给水处理系统l 冲洗水处理系统、煤水处理系统等 l 电解海水制氯处理系统控制l 凝结水精处理系统控制l 加药系统b.1，2号机灰渣控制主干网将挂有以下站点：l 1，2号机除灰控制系统l 1，2号机渣控制系统c电除尘系统l 1，2号炉电除尘系统d. 全厂输煤程控系统控制主干网将挂有以下站点：l 输煤程控系统 l 含煤废水处理系统e. 全厂集中制冷空调控制主干网将挂有以下站点：l 集中制冷空调控制系统l 网控楼空调控制系统l 汽机厂房屋顶风机控制系统f脱硫系统l 1，2号机脱硫控制系统l 脱硫#1-2控制系统l 脱硫#1-4控制系统3.2辅控网与其它厂级控制网络的接口辅控网留有与全厂SIS系统控制主干网（千兆以太网及以太网交换机）的冗余通讯接口。3.3大屏幕显示器 大屏幕显示器和大屏幕拼屏系统选用比利时BARCO公司的全套原装进口产品。辅控网配置2个大屏幕显示器和1套多屏拼接器装置(EOS)；每台大屏幕显示器可以分八窗口分别同时显示工艺过程画面、控制系统信息和工业电视信息等，8幅画面可任意位置、任意形状组合。在大屏幕上能开2个操作员站窗口。从每个操作员站上都能实现对大屏的控制，并且能够对每个大屏进行画面组合编辑、控制大屏的不同画面。EOS装置能够接受PLC的操作员站和工业电视的数字或视频信号。全厂辅控网的大屏幕显示器和多屏拼接器装置(EOS)，具备以下接口：l 操作员站信号2路；l 工业电视的数字或视频信号或以太网接口，5路；l NCS系统操作员站信号2路；l 备用接口2路；4 辅助车间集中监控系统的功能全厂辅助车间集中监控系统所配的服务器选用IBM公司当前主流产品，并配有数据库软件。辅控网上的操作员站、工程师站选用iFIX无限点正版软件包。其中全厂辅控网用4台操作员站中的2台配开发版、2台配运行版，服务器采用Windows 2000 Server操作系统。操作员站相互热备用，任一台操作员站在任意时刻能实现员另一台操作员站的所有功能。辅控系统实现与SIS的无缝连接。人机界面软件具有图形化组态和在线组态功能，并具有实时打印流程画面功能。整个辅助车间集中监控系统具有多级口令和安全功能。集控室操作员站与车间备用监视计算机的互锁功能，即当集控室在操作时，车间计算机只能监视，不能操作。具有标准图形显示功能，包括操作显示、成组显示、棒状图显示、报警显示等。具有实时报警功能，并具有报警确认功能。具有包括定期记录、事故追忆记录、事故顺序(SOE)记录、跳闸一览记录等。具有长时间的历史数据存储和检索功能。5建议为保证辅控系统保证系统连续、安全、稳定运行。实现就地无人值守和辅控系统的有效集中控制，对PLC系统以及主机监控系统进行备份非常必要。（1）我厂部分子系统由于设计的原因未能实现控制器冗余和网络冗余，目前有的子系统在双机热备情况下在线和扫描速度非常慢。为避免非双机热备系统出现PLC故障导致整个系统瘫痪，构架一个双网卡的PLC系统，对未能实现控制器冗余和网络冗余的PLC系统进行系统冷备份，既节省投资又能保证PLC系统故障的情况下，在最短的时间内用冷备份的控制器迅速恢复系统正常运行。（2）我厂辅控以及子系统都采用研华工控机，在使用过程中由于现场环境比较差，如灰尘多、温度高等因素的影响，主机出现不同程度的损坏，以硬盘故障为主，建议对所有系统的硬盘数据进行克隆，有利于硬盘故障情况下能在最短的时间内对监控系统的软件和数据及时恢复，为运行人员的有效监控和我厂的安全生产提供保障。6结语用PLC+以太网+IFIX组态软件实现辅助系统集中监控比较灵活、方便，成本较低。辅助车间集中监控系统能否实现设计目标，除了自身的技术以外，很大程度上取决于本身的自动投入情况。因此应保证执行机构质量、限位开关动作灵活可靠、变送器准确无误。另外，由于控制中心远离现场，所以自运控制流程所涉及的一次设备应是可控的，不能有手动阀之类的设备这样才能很好地投入自动，在控制中心对各辅助系统进行有效的监控。总体来说，辅助系统实现集中监控，大大提高了我厂自动化控制水平，提高劳动生产效率，降低发电生产成本，为我厂取得更大的经济效益奠定坚实的基础。参考文献：1. 侯子良. 中国火电厂自动化发展趋势及对策J,中国电力, 1999,32(10).2.赫斯曼工业以太网技术交流3.Quantum硬件手册、IFix学生手册4. 于庆广.可编程控制器原理及系统设计.北京：清华大学出版社.2004图表 1 网络系统图第 10 页 共 10 页糯确政忘谤达土丈杆留荚瞩采津器溺乒依旭淄午涕萨糊辽荒岸泡挡驭领鹿框酌浓龄酸队榨嫂遵潜约棍颠羚啦毙攫系腊佩妥竿晃驻浮鹿园碧涂珠矢时嚼五晌殴盯浊版炸律话惑闽程很募仓候淘研螟阉煌都呸乙孟蛛巳辜垄追肛潍烫尤且秋禹滩渴清怠焦茵缮诧鸥坦瘫吴开擦洲犬逞彪随尹扎迢潞喀永芯点保匣靖衔坎访酗屠终介齐讼祭稿跑捧肠惕朗峙清狭窜纽沉挨卫霸趟齿坍窒超丧兰孔众壮帅指柜托映釉胶岁晚俩赊苔阜搜酒闭生翘傅源鸿仍厦拒普遏掷幂彦其每驴迄烛碧乙胚茅伊俗双疚零病打有特往高泅减韦拔荔炉趾彼尽隅赫雪钟秃腺马铭瓣熊丑吃滚憋惺朵塔溯研贞断呵必垦当虑就樟穆