摘要：根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)提出對(duì)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、PLC設(shè)備及組態(tài)、報(bào)警及畫(huà)面等方面的要求；介紹某發(fā)電廠的應(yīng)用實(shí)例，對(duì)比了輔助車(chē)間常規(guī)運(yùn)行模式與集控運(yùn)行模式，明顯看出采用集控方式運(yùn)行達(dá)到了減人增效的目的；對(duì)多臺(tái)機(jī)組電廠的輔控網(wǎng)構(gòu)成、控制設(shè)備選取、雙機(jī)熱備等一些影響輔控網(wǎng)。為進(jìn)一步提高火電廠集控運(yùn)行和設(shè)備管理水平，優(yōu)化運(yùn)行人員配置結(jié)構(gòu)，在繼續(xù)搞好主機(jī)集控運(yùn)行的同時(shí)，自 2007 年開(kāi)始，大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司全面開(kāi)展了輔助車(chē)間集控運(yùn)行工作。與主機(jī)集控運(yùn)行是以分散控制系統(tǒng)(DCS)為設(shè)備基礎(chǔ)類(lèi)似，目前實(shí)現(xiàn)輔助車(chē)間集控運(yùn)行的設(shè)備基礎(chǔ)為輔助車(chē)間控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(輔控網(wǎng))，它是將布置在集中控制室內(nèi)的操作員站通過(guò)高速以太網(wǎng)與化學(xué)水、除灰、輸煤、脫硫等輔助及公用系統(tǒng)的可編程控制器(PLC)連接組成的控制系統(tǒng)。
1 總體技術(shù)方案
1.1 納入輔控網(wǎng)控制的系統(tǒng)
納入輔控網(wǎng)控制的系統(tǒng)包括：鍋爐補(bǔ)給水、化學(xué)取樣及爐水加藥、制氫、制氯、工業(yè)廢水處理、生活污水處理、凝結(jié)水精處理、空壓機(jī)、除灰、除渣、電除塵、燃油泵、輸煤皮帶、含煤廢水處理、暖通、煙氣脫硫等。一些與機(jī)組運(yùn)行關(guān)系密切的系統(tǒng)也可考慮納入DCS控制，例如燃油泵、除渣、電除塵、空壓機(jī)、凝結(jié)水精處理等，但對(duì)于I/O點(diǎn)較多的系統(tǒng)，應(yīng)由PLC實(shí)現(xiàn)就地程控，再通過(guò)接線或通信方式連接至DCS實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制。鍋爐吹灰、凝汽器膠球清洗、翻車(chē)機(jī)、卸船機(jī)、堆取料機(jī)、斗輪機(jī)系統(tǒng)不宜納人輔控網(wǎng)系統(tǒng)。
1.2 輔控網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備配置
(l) 全廠輔助車(chē)間集中監(jiān)控點(diǎn)設(shè)在機(jī)組單元控制室或獨(dú)立的控制室內(nèi)。輔助車(chē)間下層控制網(wǎng)絡(luò)可以有3、4個(gè)輔助監(jiān)控點(diǎn)，即輸煤、水網(wǎng)點(diǎn)、除灰渣、脫硫控制點(diǎn)。
(2)輔助車(chē)間監(jiān)控網(wǎng)采用冗余的星型或環(huán)型網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(交換機(jī)、服務(wù)器等)和網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)均采用冗余配置。
(3)主干交換機(jī)選用工業(yè)級(jí)千兆交換機(jī)，與服務(wù)器之間用千兆光口相連，與其他設(shè)備(上位機(jī)、PLc 等)可用百兆光口相連。
(4)下層單個(gè)控制系統(tǒng)可采用百兆冗余交換機(jī)配置，盡可能采用光口配置。
(5)主干網(wǎng)配置2 臺(tái)冗余服務(wù)器。在CPU控制器使用較多的子網(wǎng)如水網(wǎng)、灰網(wǎng)等設(shè)2 臺(tái)冗余服務(wù)器。
(6)服務(wù)器應(yīng)采用獨(dú)立冗余磁盤(pán)陣列(RAID)配置。
(7)服務(wù)器應(yīng)配置冗余千兆網(wǎng)卡，與冗余交換機(jī)千兆光口物理連接。
(8)應(yīng)配置輔控網(wǎng)與SIS的接口，速率至少為 100 Mb/S，能與SIS單向連接，容量根據(jù)I/O點(diǎn)及中間點(diǎn)數(shù)量確定。
(9)輔控網(wǎng)應(yīng)配置歷史站，具有報(bào)警一覽、事故追憶、操作記錄、過(guò)程回放等功能，容量根據(jù)I/O點(diǎn)及中間點(diǎn)數(shù)量確定。
(10)上位機(jī)可使用IFIX、INTOUCH等軟件，但選型必須全廠統(tǒng)一，便于實(shí)現(xiàn)輔控網(wǎng)一體化整合，服務(wù)器軟件也要與上位機(jī)配置的軟件兼容。
(11)輔控網(wǎng)下層系統(tǒng)配置的上位機(jī)及其軟件數(shù)量應(yīng)比沒(méi)有輔控網(wǎng)的系統(tǒng)少，下層系統(tǒng)調(diào)試完后運(yùn)行人員轉(zhuǎn)人輔控網(wǎng)上層操控，下層系統(tǒng)一般可配置 1 套上位機(jī)（兼工程師站）和相應(yīng)軟件。
1.3 PLC系統(tǒng)配置
(l)全廠PLC要統(tǒng)一配置，應(yīng)盡量使用同一廠家產(chǎn)品，但應(yīng)根據(jù)各系統(tǒng)重要程度及 I/0點(diǎn)數(shù)量選擇不同的系列；
(2)組態(tài)軟件應(yīng)統(tǒng)一配置；
(3)根據(jù)系統(tǒng)對(duì)可靠性的要求選擇雙機(jī)熱備或單機(jī)。
1.4 對(duì)電視監(jiān)視系統(tǒng)的要求
電視監(jiān)視系統(tǒng)是輔助車(chē)間集控運(yùn)行有效的輔助手段，全廠電視監(jiān)視系統(tǒng)與輸煤、脫硫等電視監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一配置，已建成的要考慮各獨(dú)立系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。
1.5 對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的要求
輔助車(chē)間控制系統(tǒng)應(yīng)具有硬光字或軟光字報(bào)警功能（能夠提供聲音報(bào)警）。
1.6 對(duì)操作畫(huà)面的要求
對(duì)輔控網(wǎng)的操作窗口、畫(huà)面分布、報(bào)表、記錄等提出統(tǒng)一要求，畫(huà)面翻閱要便于運(yùn)行人員操作，畫(huà)面一般按3層分布，任一畫(huà)面的調(diào)出點(diǎn)擊不超過(guò)3次。每一系統(tǒng)（特別是化水、脫硫等）的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)編制集中數(shù)據(jù)表，以便查找。各系統(tǒng)設(shè)備圖標(biāo)（閥門(mén)、泵等）的形狀、顏色應(yīng)一致。
2 輔控網(wǎng)應(yīng)用實(shí)例
2.1 系統(tǒng)配置
某發(fā)電廠輔助車(chē)間集中監(jiān)控系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)(全廠輔控網(wǎng))采用了3層冗余控制網(wǎng)絡(luò)，上層網(wǎng)為輔助車(chē)間集中監(jiān)控網(wǎng)(輔控網(wǎng))，中間層網(wǎng)為水、煤、灰渣(電除塵)、脫硫 4個(gè)控制子系統(tǒng)，下層網(wǎng)為各輔助車(chē)間的PLC控制系統(tǒng)。整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖1。
1 總體技術(shù)方案
1.1 納入輔控網(wǎng)控制的系統(tǒng)
納入輔控網(wǎng)控制的系統(tǒng)包括：鍋爐補(bǔ)給水、化學(xué)取樣及爐水加藥、制氫、制氯、工業(yè)廢水處理、生活污水處理、凝結(jié)水精處理、空壓機(jī)、除灰、除渣、電除塵、燃油泵、輸煤皮帶、含煤廢水處理、暖通、煙氣脫硫等。一些與機(jī)組運(yùn)行關(guān)系密切的系統(tǒng)也可考慮納入DCS控制，例如燃油泵、除渣、電除塵、空壓機(jī)、凝結(jié)水精處理等，但對(duì)于I/O點(diǎn)較多的系統(tǒng)，應(yīng)由PLC實(shí)現(xiàn)就地程控，再通過(guò)接線或通信方式連接至DCS實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制。鍋爐吹灰、凝汽器膠球清洗、翻車(chē)機(jī)、卸船機(jī)、堆取料機(jī)、斗輪機(jī)系統(tǒng)不宜納人輔控網(wǎng)系統(tǒng)。
1.2 輔控網(wǎng)絡(luò)及設(shè)備配置
(l) 全廠輔助車(chē)間集中監(jiān)控點(diǎn)設(shè)在機(jī)組單元控制室或獨(dú)立的控制室內(nèi)。輔助車(chē)間下層控制網(wǎng)絡(luò)可以有3、4個(gè)輔助監(jiān)控點(diǎn)，即輸煤、水網(wǎng)點(diǎn)、除灰渣、脫硫控制點(diǎn)。
(2)輔助車(chē)間監(jiān)控網(wǎng)采用冗余的星型或環(huán)型網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(交換機(jī)、服務(wù)器等)和網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)均采用冗余配置。
(3)主干交換機(jī)選用工業(yè)級(jí)千兆交換機(jī)，與服務(wù)器之間用千兆光口相連，與其他設(shè)備(上位機(jī)、PLc 等)可用百兆光口相連。
(4)下層單個(gè)控制系統(tǒng)可采用百兆冗余交換機(jī)配置，盡可能采用光口配置。
(5)主干網(wǎng)配置2 臺(tái)冗余服務(wù)器。在CPU控制器使用較多的子網(wǎng)如水網(wǎng)、灰網(wǎng)等設(shè)2 臺(tái)冗余服務(wù)器。
(6)服務(wù)器應(yīng)采用獨(dú)立冗余磁盤(pán)陣列(RAID)配置。
(7)服務(wù)器應(yīng)配置冗余千兆網(wǎng)卡，與冗余交換機(jī)千兆光口物理連接。
(8)應(yīng)配置輔控網(wǎng)與SIS的接口，速率至少為 100 Mb/S，能與SIS單向連接，容量根據(jù)I/O點(diǎn)及中間點(diǎn)數(shù)量確定。
(9)輔控網(wǎng)應(yīng)配置歷史站，具有報(bào)警一覽、事故追憶、操作記錄、過(guò)程回放等功能，容量根據(jù)I/O點(diǎn)及中間點(diǎn)數(shù)量確定。
(10)上位機(jī)可使用IFIX、INTOUCH等軟件，但選型必須全廠統(tǒng)一，便于實(shí)現(xiàn)輔控網(wǎng)一體化整合，服務(wù)器軟件也要與上位機(jī)配置的軟件兼容。
(11)輔控網(wǎng)下層系統(tǒng)配置的上位機(jī)及其軟件數(shù)量應(yīng)比沒(méi)有輔控網(wǎng)的系統(tǒng)少，下層系統(tǒng)調(diào)試完后運(yùn)行人員轉(zhuǎn)人輔控網(wǎng)上層操控，下層系統(tǒng)一般可配置 1 套上位機(jī)（兼工程師站）和相應(yīng)軟件。
1.3 PLC系統(tǒng)配置
(l)全廠PLC要統(tǒng)一配置，應(yīng)盡量使用同一廠家產(chǎn)品，但應(yīng)根據(jù)各系統(tǒng)重要程度及 I/0點(diǎn)數(shù)量選擇不同的系列；
(2)組態(tài)軟件應(yīng)統(tǒng)一配置；
(3)根據(jù)系統(tǒng)對(duì)可靠性的要求選擇雙機(jī)熱備或單機(jī)。
1.4 對(duì)電視監(jiān)視系統(tǒng)的要求
電視監(jiān)視系統(tǒng)是輔助車(chē)間集控運(yùn)行有效的輔助手段，全廠電視監(jiān)視系統(tǒng)與輸煤、脫硫等電視監(jiān)控系統(tǒng)統(tǒng)一配置，已建成的要考慮各獨(dú)立系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)。
1.5 對(duì)報(bào)警系統(tǒng)的要求
輔助車(chē)間控制系統(tǒng)應(yīng)具有硬光字或軟光字報(bào)警功能（能夠提供聲音報(bào)警）。
1.6 對(duì)操作畫(huà)面的要求
對(duì)輔控網(wǎng)的操作窗口、畫(huà)面分布、報(bào)表、記錄等提出統(tǒng)一要求，畫(huà)面翻閱要便于運(yùn)行人員操作，畫(huà)面一般按3層分布，任一畫(huà)面的調(diào)出點(diǎn)擊不超過(guò)3次。每一系統(tǒng)（特別是化水、脫硫等）的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)應(yīng)編制集中數(shù)據(jù)表，以便查找。各系統(tǒng)設(shè)備圖標(biāo)（閥門(mén)、泵等）的形狀、顏色應(yīng)一致。
2 輔控網(wǎng)應(yīng)用實(shí)例
2.1 系統(tǒng)配置
某發(fā)電廠輔助車(chē)間集中監(jiān)控系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)(全廠輔控網(wǎng))采用了3層冗余控制網(wǎng)絡(luò)，上層網(wǎng)為輔助車(chē)間集中監(jiān)控網(wǎng)(輔控網(wǎng))，中間層網(wǎng)為水、煤、灰渣(電除塵)、脫硫 4個(gè)控制子系統(tǒng)，下層網(wǎng)為各輔助車(chē)間的PLC控制系統(tǒng)。整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)見(jiàn)圖1。
根據(jù)輔助車(chē)間工藝系統(tǒng)的功能及地理位置將其合并成輔助監(jiān)控點(diǎn)，在輔助監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置冗余的操作員站，用于工程建設(shè)初期試運(yùn)、設(shè)備檢修期間及上層輔控網(wǎng)故障時(shí)緊急事故處理用。
各輔助車(chē)間控制設(shè)備均采用PLC控制，通過(guò)冗余的通信接口與子系統(tǒng)及全廠監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)連接，各車(chē)間均配置液晶顯示終端，作為巡視時(shí)事故處理和調(diào)試時(shí)使用。
全廠輔助車(chē)間控制系統(tǒng)統(tǒng)一規(guī)劃，編程軟件均為Concept2.6，上位機(jī)監(jiān)控軟件采用Intellution公司iFIX3.5，交換機(jī)均采用德國(guó)Hirschmann系列產(chǎn)品(灰網(wǎng)采用華為 3COM)。
為聯(lián)網(wǎng)方便及投產(chǎn)后備品備件管理統(tǒng)一，PLC型號(hào)實(shí)現(xiàn)了統(tǒng)一，均采用Schneider公司MODICON TSX QUANTUM系列高端產(chǎn)品。為了保證系統(tǒng)的可靠性，全廠輔控網(wǎng)采用冗余結(jié)構(gòu)，包括冗余PLC CPU、網(wǎng)絡(luò)接口、網(wǎng)絡(luò)通信介質(zhì)、服務(wù)器、交換機(jī)，PLC系統(tǒng)采用冗余電源及UPS，保證電源無(wú)擾切換，PLC系統(tǒng)的遠(yuǎn)程I/0站也采用冗余的電源模塊。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中按照安全、可靠原則實(shí)現(xiàn)輔控網(wǎng)、下層網(wǎng)及就地的操作權(quán)限切換。對(duì)于操作權(quán)限，就地最高，輔控網(wǎng)最低。通過(guò)對(duì)除灰、脫硫系統(tǒng)控制器升級(jí)為
