摘要:根據實(shí)踐經(jīng)驗提出對網(wǎng)絡(luò )架構和網(wǎng)絡(luò )設備、PLC設備及組態(tài)、報警及畫(huà)面等方面的要求;介紹某發(fā)電廠(chǎng)的應用實(shí)例,對比了輔助車(chē)間常規運行模式與集控運行模式,明顯看出采用集控方式運行達到了減人增效的目的;對多臺機組電廠(chǎng)的輔控網(wǎng)構成、控制設備選取、雙機熱備等一些影響輔控網(wǎng)。為進(jìn)一步提高火電廠(chǎng)集控運行和設備管理水平,優(yōu)化運行人員配置結構,在繼續搞好主機集控運行的同時(shí),自 2007 年開(kāi)始,大唐國際發(fā)電股份有限公司全面開(kāi)展了輔助車(chē)間集控運行工作。與主機集控運行是以分散控制系統(DCS)為設備基礎類(lèi)似,目前實(shí)現輔助車(chē)間集控運行的設備基礎為輔助車(chē)間控制網(wǎng)絡(luò )系統(輔控網(wǎng)),它是將布置在集中控制室內的操作員站通過(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的可編程控制器(PLC)連接組成的控制系統。
1 總體技術(shù)方案
1.1 納入輔控網(wǎng)控制的系統
納入輔控網(wǎng)控制的系統包括:鍋爐補給水、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、凝結水精處理、空壓機、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。一些與機組運行關(guān)系密切的系統也可考慮納入DCS控制,例如燃油泵、除渣、電除塵、空壓機、凝結水精處理等,但對于I/O點(diǎn)較多的系統,應由PLC實(shí)現就地程控,再通過(guò)接線(xiàn)或通信方式連接至DCS實(shí)現遠方控制。鍋爐吹灰、凝汽器膠球清洗、翻車(chē)機、卸船機、堆取料機、斗輪機系統不宜納人輔控網(wǎng)系統。
1.2 輔控網(wǎng)絡(luò )及設備配置
(l) 全廠(chǎng)輔助車(chē)間集中監控點(diǎn)設在機組單元控制室或獨立的控制室內。輔助車(chē)間下層控制網(wǎng)絡(luò )可以有3、4個(gè)輔助監控點(diǎn),即輸煤、水網(wǎng)點(diǎn)、除灰渣、脫硫控制點(diǎn)。
(2)輔助車(chē)間監控網(wǎng)采用冗余的星型或環(huán)型網(wǎng)絡(luò ),網(wǎng)絡(luò )設備(交換機、服務(wù)器等)和網(wǎng)絡(luò )介質(zhì)均采用冗余配置。
(3)主干交換機選用工業(yè)級千兆交換機,與服務(wù)器之間用千兆光口相連,與其他設備(上位機、PLc 等)可用百兆光口相連。
(4)下層單個(gè)控制系統可采用百兆冗余交換機配置,盡可能采用光口配置。
(5)主干網(wǎng)配置2 臺冗余服務(wù)器。在CPU控制器使用較多的子網(wǎng)如水網(wǎng)、灰網(wǎng)等設2 臺冗余服務(wù)器。
(6)服務(wù)器應采用獨立冗余磁盤(pán)陣列(RAID)配置。
(7)服務(wù)器應配置冗余千兆網(wǎng)卡,與冗余交換機千兆光口物理連接。
(8)應配置輔控網(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I/O點(diǎn)及中間點(diǎn)數量確定。
(9)輔控網(wǎng)應配置歷史站,具有報警一覽、事故追憶、操作記錄、過(guò)程回放等功能,容量根據I/O點(diǎn)及中間點(diǎn)數量確定。
(10)上位機可使用IFIX、INTOUCH等軟件,但選型必須全廠(chǎng)統一,便于實(shí)現輔控網(wǎng)一體化整合,服務(wù)器軟件也要與上位機配置的軟件兼容。
(11)輔控網(wǎng)下層系統配置的上位機及其軟件數量應比沒(méi)有輔控網(wǎng)的系統少,下層系統調試完后運行人員轉人輔控網(wǎng)上層操控,下層系統一般可配置 1 套上位機(兼工程師站)和相應軟件。
1.3 PLC系統配置
(l)全廠(chǎng)PLC要統一配置,應盡量使用同一廠(chǎng)家產(chǎn)品,但應根據各系統重要程度及 I/0點(diǎn)數量選擇不同的系列;
(2)組態(tài)軟件應統一配置;
(3)根據系統對可靠性的要求選擇雙機熱備或單機。
1.4 對電視監視系統的要求
電視監視系統是輔助車(chē)間集控運行有效的輔助手段,全廠(chǎng)電視監視系統與輸煤、脫硫等電視監控系統統一配置,已建成的要考慮各獨立系統聯(lián)網(wǎng)。
1.5 對報警系統的要求
輔助車(chē)間控制系統應具有硬光字或軟光字報警功能(能夠提供聲音報警)。
1.6 對操作畫(huà)面的要求
對輔控網(wǎng)的操作窗口、畫(huà)面分布、報表、記錄等提出統一要求,畫(huà)面翻閱要便于運行人員操作,畫(huà)面一般按3層分布,任一畫(huà)面的調出點(diǎn)擊不超過(guò)3次。每一系統(特別是化水、脫硫等)的實(shí)時(shí)數據應編制集中數據表,以便查找。各系統設備圖標(閥門(mén)、泵等)的形狀、顏色應一致。
2 輔控網(wǎng)應用實(shí)例
2.1 系統配置
某發(fā)電廠(chǎng)輔助車(chē)間集中監控系統控制網(wǎng)絡(luò )(全廠(chǎng)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,下層網(wǎng)為各輔助車(chē)間的PLC控制系統。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
納入輔控網(wǎng)控制的系統包括:鍋爐補給水、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、凝結水精處理、空壓機、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。一些與機組運行關(guān)系密切的系統也可考慮納入DCS控制,例如燃油泵、除渣、電除塵、空壓機、凝結水精處理等,但對于I/O點(diǎn)較多的系統,應由PLC實(shí)現就地程控,再通過(guò)接線(xiàn)或通信方式連接至DCS實(shí)現遠方控制。鍋爐吹灰、凝汽器膠球清洗、翻車(chē)機、卸船機、堆取料機、斗輪機系統不宜納人輔控網(wǎng)系統。
1.2 輔控網(wǎng)絡(luò )及設備配置
(l) 全廠(chǎng)輔助車(chē)間集中監控點(diǎn)設在機組單元控制室或獨立的控制室內。輔助車(chē)間下層控制網(wǎng)絡(luò )可以有3、4個(gè)輔助監控點(diǎn),即輸煤、水網(wǎng)點(diǎn)、除灰渣、脫硫控制點(diǎn)。
(2)輔助車(chē)間監控網(wǎng)采用冗余的星型或環(huán)型網(wǎng)絡(luò ),網(wǎng)絡(luò )設備(交換機、服務(wù)器等)和網(wǎng)絡(luò )介質(zhì)均采用冗余配置。
(3)主干交換機選用工業(yè)級千兆交換機,與服務(wù)器之間用千兆光口相連,與其他設備(上位機、PLc 等)可用百兆光口相連。
(4)下層單個(gè)控制系統可采用百兆冗余交換機配置,盡可能采用光口配置。
(5)主干網(wǎng)配置2 臺冗余服務(wù)器。在CPU控制器使用較多的子網(wǎng)如水網(wǎng)、灰網(wǎng)等設2 臺冗余服務(wù)器。
(6)服務(wù)器應采用獨立冗余磁盤(pán)陣列(RAID)配置。
(7)服務(wù)器應配置冗余千兆網(wǎng)卡,與冗余交換機千兆光口物理連接。
(8)應配置輔控網(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I/O點(diǎn)及中間點(diǎn)數量確定。
(9)輔控網(wǎng)應配置歷史站,具有報警一覽、事故追憶、操作記錄、過(guò)程回放等功能,容量根據I/O點(diǎn)及中間點(diǎn)數量確定。
(10)上位機可使用IFIX、INTOUCH等軟件,但選型必須全廠(chǎng)統一,便于實(shí)現輔控網(wǎng)一體化整合,服務(wù)器軟件也要與上位機配置的軟件兼容。
(11)輔控網(wǎng)下層系統配置的上位機及其軟件數量應比沒(méi)有輔控網(wǎng)的系統少,下層系統調試完后運行人員轉人輔控網(wǎng)上層操控,下層系統一般可配置 1 套上位機(兼工程師站)和相應軟件。
1.3 PLC系統配置
(l)全廠(chǎng)PLC要統一配置,應盡量使用同一廠(chǎng)家產(chǎn)品,但應根據各系統重要程度及 I/0點(diǎn)數量選擇不同的系列;
(2)組態(tài)軟件應統一配置;
(3)根據系統對可靠性的要求選擇雙機熱備或單機。
1.4 對電視監視系統的要求
電視監視系統是輔助車(chē)間集控運行有效的輔助手段,全廠(chǎng)電視監視系統與輸煤、脫硫等電視監控系統統一配置,已建成的要考慮各獨立系統聯(lián)網(wǎng)。
1.5 對報警系統的要求
輔助車(chē)間控制系統應具有硬光字或軟光字報警功能(能夠提供聲音報警)。
1.6 對操作畫(huà)面的要求
對輔控網(wǎng)的操作窗口、畫(huà)面分布、報表、記錄等提出統一要求,畫(huà)面翻閱要便于運行人員操作,畫(huà)面一般按3層分布,任一畫(huà)面的調出點(diǎn)擊不超過(guò)3次。每一系統(特別是化水、脫硫等)的實(shí)時(shí)數據應編制集中數據表,以便查找。各系統設備圖標(閥門(mén)、泵等)的形狀、顏色應一致。
2 輔控網(wǎng)應用實(shí)例
2.1 系統配置
某發(fā)電廠(chǎng)輔助車(chē)間集中監控系統控制網(wǎng)絡(luò )(全廠(chǎng)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,下層網(wǎng)為各輔助車(chē)間的PLC控制系統。整個(gè)控制網(wǎng)絡(luò )見(jiàn)圖1。
根據輔助車(chē)間工藝系統的功能及地理位置將其合并成輔助監控點(diǎn),在輔助監控點(diǎn)設置冗余的操作員站,用于工程建設初期試運、設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)間控制設備均采用PLC控制,通過(guò)冗余的通信接口與子系統及全廠(chǎng)監控網(wǎng)絡(luò )連接,各車(chē)間均配置液晶顯示終端,作為巡視時(shí)事故處理和調試時(shí)使用。
全廠(chǎng)輔助車(chē)間控制系統統一規劃,編程軟件均為Concept2.6,上位機監控軟件采用Intellution公司iFIX3.5,交換機均采用德國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)后備品備件管理統一,PLC型號實(shí)現了統一,均采用Schneider公司MODICON TSX QUANTUM系列高端產(chǎn)品。為了保證系統的可靠性,全廠(chǎng)輔控網(wǎng)采用冗余結構,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,PLC系統采用冗余電源及UPS,保證電源無(wú)擾切換,PLC系統的遠程I/0站也采用冗余的電源模塊。在系統設計中按照安全、可靠原則實(shí)現輔控網(wǎng)、下層網(wǎng)及就地的操作權限切換。對于操作權限,就地最高,輔控網(wǎng)最低。通過(guò)對除灰、脫硫系統控制器升級為
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