1 概述
隨著電力市場的進一步開放、電力改革的不斷深化和廠網分開、競價上網的逐步實施如何提高生產效率、降低發(fā)電生產成本、提高控制水平是每個現(xiàn)代化電廠急需解決的問題，由于熱工自動化技術的發(fā)展主廠房的生產人員已人大壓縮，輔助車間生產人員占用多、勞動效率低的問題逐漸突出，成為電廠提高控制水平、減員增效的重點。
鳳臺電廠2X600MW火電機組的設計具有較高的控制水平，輔助車間部分在控制點分別按(水處理、除灰、輸煤)三個控制點進一步優(yōu)化設計，將輔助車間監(jiān)控點進一步減少和集中，采用成熟可靠的可編程控制器結合飛速發(fā)展的以太網控制技術建立全廠BOP輔機集中監(jiān)控網絡，實現(xiàn)在單元控制室對全廠輔助車間的監(jiān)視和控制，不僅提高了控制水平并且實現(xiàn)了減員增效、降低勞動強度的目的。
2 工程概況和簡介
鳳臺發(fā)電廠位于安徽淮南鳳臺，一期裝機容量2X600MW，預計第一臺機組2008年4月發(fā)電，三大主機鍋爐、汽輪機、發(fā)電機均采用國產東方鍋爐廠、汽機廠和發(fā)電機廠的產品。各輔助系統(tǒng)的控制采用聯(lián)網控制，即將化學補給水、凈水、廢水處理控制系統(tǒng)與凝結水精處理及爐水加藥和汽水取樣系統(tǒng)的控制設備聯(lián)網組成一個“水網”，在水網控制室（設在化水控制室）通過水網控制操作員站實現(xiàn)水系統(tǒng)的集中監(jiān)控。輸煤系統(tǒng)及除灰渣系統(tǒng)也均采用PC+PLC組成控制系統(tǒng)，在相應控制點實現(xiàn)對系統(tǒng)運行的監(jiān)控，待運行穩(wěn)定成熟后各輔助系統(tǒng)可再全部聯(lián)網并將操作員站移至集控室內進行監(jiān)控。
3 輔助車間工藝系統(tǒng)及網絡組成和結構
本廠程輔助車間包括鍋爐補給水及反滲透系統(tǒng)、綜合水泵房系統(tǒng)、制氫站系統(tǒng)、循環(huán)水加藥系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、凈水系統(tǒng)、除灰渣系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)，列表如下。
本方案輔助車間采用集中監(jiān)控方式，具體分四個監(jiān)控點，即在#1#2機組化水控制室里設水系統(tǒng)監(jiān)控點，在煤控室設全廠輸煤系統(tǒng)監(jiān)控點，在電除塵區(qū)設全廠脫硫及除灰渣系統(tǒng)監(jiān)控點，在#1#2機組集控室設全廠輔助系統(tǒng)監(jiān)視點。并將四個監(jiān)控點的實時監(jiān)控系統(tǒng)進行聯(lián)網，在#1#2機組化水控制室操作員站上對全廠水系統(tǒng)進行監(jiān)控，也可對全廠飛灰系統(tǒng)、渣水處理系統(tǒng)、飛灰分選系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行監(jiān)視，同時將實時數(shù)據(jù)送入廠級實時信息監(jiān)控系統(tǒng)（SIS）。在系統(tǒng)運行穩(wěn)定、運行值班員經全能培訓的基礎上，可在#1#2機組集控室對全廠輔助系統(tǒng)進行監(jiān)控。具體結構圖如下所示：
在#1#2機組化水控制室里外圍控制操作員站上能完成對凝結水精處理系統(tǒng)（包括鍋爐取樣、加藥系統(tǒng)）、鍋爐補給水及水務管理系統(tǒng)（包括凈化站、化學水處理）、廢水（含輸煤系統(tǒng)廢水處理）、工業(yè)水、生活水、循環(huán)水加藥系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)等控制系統(tǒng)的監(jiān)控。為在系統(tǒng)調試和啟動初期方便運行操作，全廠水系統(tǒng)設有以下幾個輔助監(jiān)控點：#1#2機組凝結水精處理系統(tǒng)輔助監(jiān)控點、鍋爐補給水及水務管理系統(tǒng)輔助監(jiān)控點(包括反滲透系統(tǒng))、制氫系統(tǒng)輔助監(jiān)控點，在輔助監(jiān)控點設有供啟動調試用的操作員站（兼工程師站）。
在輸煤控制室完成對全廠輸煤系統(tǒng)的監(jiān)控，包括從卸煤至主廠房煤斗的整個輸煤系統(tǒng)，輸煤系統(tǒng)中有關專用裝置的信息與輸煤系統(tǒng)程控系統(tǒng)進行通信。在輸煤控制設3臺操作員站（兼工程師站）對輸煤系統(tǒng)進行監(jiān)控。
全廠除灰渣系統(tǒng)集中在電除塵控制室進行監(jiān)控，為在系統(tǒng)調試和啟動初期方便運行操作，設有以下幾個輔助監(jiān)控點：#1#2機組飛灰輸送系統(tǒng)、#1#2機組渣水（含灰場供水系統(tǒng)）系統(tǒng)，在輔助監(jiān)控點設有供啟動調試用的操作員站。
本方案采用相對分散系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫網絡與集中監(jiān)控相結合，分水、煤、灰系統(tǒng)三個子系統(tǒng)進行相對集中監(jiān)控。水、煤、灰每個子系統(tǒng)采用PLC直接控制方式，每個系統(tǒng)有自己的獨立數(shù)據(jù)庫服務器。在全廠外圍控制中心的操作站通過各個子系統(tǒng)的服務器對輔助系統(tǒng)進行控制。
鍋爐補給水、廢水系統(tǒng)、凈水系統(tǒng)、超濾反滲透、凝結水精處理系統(tǒng)分別采用冗余的PLC構成程控系統(tǒng)，然后通過以太網交換機構成水網。除灰系統(tǒng)和除渣系統(tǒng)分別采用冗余的PLC構成程控系統(tǒng)，然后通過以太網交換機構成灰渣網。冗余PLC的CPU采用GE Fanuc的PACSystems RX7i系列產品，I/O模塊采用VERSAMAX產品。CPU和上位機采用以太網進行數(shù)據(jù)交換，I/O模塊和CPU之間的聯(lián)系采用GENIUS總線。
4 方案技術要求和特點
4.1外圍控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊
在電廠的輔助系統(tǒng)中，以往控制設備往往不同生產廠商的產品，通訊設備的接口協(xié)議也不盡相同。因此，在組建全廠外圍控制系統(tǒng)時，存在著許多困難，必須要有統(tǒng)一的通信和接口方式來解決不同種類設備間的通訊問題。鳳臺外圍控制系統(tǒng)不同于以往的控制系統(tǒng)做法，采用了統(tǒng)一的設備和通用的通訊協(xié)議。
PLC的CPU統(tǒng)一采用GE Fanuc的PACSystems RX7i系列產品，和上位機通訊采用工業(yè)以太網，外圍控制系統(tǒng)采用工業(yè)以太網，以太網可以提供從工廠設備層到廠級信息的全網絡的技術支持，現(xiàn)場總線和PLC專用網絡還不可能提出這么大范圍的信息傳輸能力。為了符合電廠未來的發(fā)展和改造，網絡交換機采用模塊化結構，具有網管功能，同時支持IE瀏覽器管理。
外圍控制系統(tǒng)和PLC、監(jiān)控軟件接口，以及與第三方通信接口采用OPC規(guī)范，并且OPC支持遠程通信。
Genius總線是采用邏輯令牌環(huán)協(xié)議控制通訊介質的分配使用，是實現(xiàn)CPU和I/O之間通訊的途徑，使用雙絞線，不加中繼器，總線最長可達2.3公里，保證了通訊的可靠。
4.2外圍控制系統(tǒng)的實時性
主機采用PACSystems RX7i系列產品 ,I/O卡件采用Versamax產品，兩者之間通過GENIUS總線實現(xiàn)連接，滿足電廠外圍控制系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)通信實時性的要求。GENIUS總線的通訊速率可以達到156k。在選用以太網交換機時選用低延遲的工業(yè)交換機產品，工業(yè)級以太網交換機的收發(fā)延遲需要控制在數(shù)個微秒級，保證整個網絡的傳輸延遲滿足實時控制的要求。
4.3外圍控制系統(tǒng)的可靠性
全廠的輔助控制系統(tǒng)關系著全廠輔助系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運行，系統(tǒng)的可靠性成為構建外圍控制系統(tǒng)時需要考慮的一個最主要因素。本著“管理集中，控制分散”的原則，減少風險的集中，采用較好的網絡拓撲結構來滿足外圍控制系統(tǒng)可靠性要求。主要有以下幾點：
a、由于電廠電磁干擾大，必須采用光纖介質來增加網絡的抗干擾能力。
b、通訊網絡冗余配置，在條件允許的情況下，最好實現(xiàn)通訊介質的冗余配置，以提高系統(tǒng)的可靠性和實時性。
c、依據(jù)“管理集中，控制分散”原則，電廠運行人員可以在集控室或其它現(xiàn)場控制室對全廠輔助系統(tǒng)實現(xiàn)集中監(jiān)視和控制，但過程控制數(shù)據(jù)庫要相對分散在水煤灰三個獨立的服務器中。
在本系統(tǒng)中，CPU采用冗余配置，GE Fanuc PACSystems系統(tǒng)的冗余，通過光纖來切換工作CPU和冗余CPU，能夠達到真正意義上的冗余。
CPU和I/O模件的通訊采用GENIUS總線，保證了通訊的抗干擾性，同時網絡采用雙纜結構，實現(xiàn)了通訊介質的冗余，增加了控制系統(tǒng)的可靠性。
4.4外圍控制網絡的軟件配置的高可用性
除了采用冗余和高可靠的硬件設備組建高可用性外圍控制網絡，還必須合理配置整個外圍控制系統(tǒng)的監(jiān)控軟件架構。監(jiān)控軟件是外圍控制系統(tǒng)的核心，所有外圍控制子系統(tǒng)的上位機監(jiān)控軟件選擇高性能的可靠的統(tǒng)一的產品。GE Fanuc PACSystems系統(tǒng)的開放性，確保和上位機監(jiān)控系統(tǒng)InTouch之間的聯(lián)接。
由于全廠外圍控制系統(tǒng)I/O點數(shù)龐大，全廠外圍控制系統(tǒng)軟件架構采用基于分布式過程數(shù)據(jù)庫的客戶/服務器（DBC）模式。各系統(tǒng)通過本區(qū)域的容錯服務器采集輔助系統(tǒng)的過程數(shù)據(jù)，下層所有的PLC只與該容錯服務器有接口。這樣，每個PLC只有一個上位機接口，避免了多臺上位計算機和PLC接口，大大減輕了PLC通信接口的負荷，不僅提高了系統(tǒng)響應速度，而且提高了系統(tǒng)可靠性，解決了全廠外圍控制系統(tǒng)速度慢的問題，而且大大提高了系統(tǒng)運行穩(wěn)定性。
5 結束語
鳳臺電廠輔助車間控制系統(tǒng)集成具有許多優(yōu)勢。首先，輔助車間控制系統(tǒng)實現(xiàn)了輔助系統(tǒng)集中監(jiān)控及綜合調度，它能夠實現(xiàn)整個電廠輔助系統(tǒng)的優(yōu)化控制，最大限度地滿足電廠機組安全、高效運行的要求。其次，輔助車間控制系統(tǒng)高度的自動化和網絡化，可最大限度地節(jié)約人力資源，提高勞動生產率，實現(xiàn)效率最大化，滿足投資方的要求，實現(xiàn)投資的良性互動。再次，PLC型號實現(xiàn)了全廠統(tǒng)一，各輔助車間均采用GE Fanuc公司的PACSystems RX7i PLC，硬件統(tǒng)一，這樣就為全廠輔助車間連網造創(chuàng)造了十分有利的條件，同時減少了備品備件的數(shù)量。
最后，電廠輔控系統(tǒng)實施是一個必然的發(fā)展趨勢，輔助車間控制系統(tǒng)的聯(lián)網，進而與電廠SIS系統(tǒng)及MIS系統(tǒng)實現(xiàn)聯(lián)網，真正實現(xiàn)全廠網絡化，使電廠競爭力更加強大。
(安淮浙煤電有限責任公司鳳臺發(fā)電分公司任技術管理部 范海東)
