火力发电厂优化辅助车间监控系统方案研究.pdf

煤矿 现代彳 匕 2 0 1 1 年第1 期 总第1 0 0 期 1 引言 火力发电厂优化辅助车间监控系统方率研究 郭宏 图 山西焦煤 汾西矿 业集团公 司发 电厂 ，山西 介休 0 3 2 0 0 0 摘 要 本文就火力发 电厂辅助车 间优化控制方案 ，阐述 了应用工业以太网实现辅助 车间 P L C集 中监控 的方式与方法。 关键词 火力发电厂；优化辅助车 间；P L C集 中监控 中图分类号T M6 2 1 ． 6 文献标志码 A文章编号 1 0 0 9 0 7 9 7 2 0 1 1 0 1 0 0 6 7 0 2 面对国内各辅助车间物理位置相距较远 ， 传统控 制方式相对独立 ， 网络连接形式多样带给监控和管理 上的不便 ， 优化辅助车间的控制已成为每个工程所必 需面临的问题 ， 提高电厂运行水平和效益已成为必然 的趋势。随着电子技术的发展与成熟 ， 电厂辅助车间 的控制功能由早期的继电器实现逐渐转化为用 P L C 上位机实现 ， P L C 上位机 的控制技术 由于加强 了独 立 系统运行的安全性及可靠性 ， 因此 ， 在相 当长的一 段时期 内， 在各个电厂应用相当广泛。在这我们仅对 P L C 上位机形式 的辅助车间集 中监控 系统方案 ， 作 一 研究总结。 2 辅助车 间集 中控制 系统 方案的几个 关键 问 题 2 ． 1 辅助车间监控网络的控制系统 辅助车间监控 网络 的控制系统一般包括 凝结水 晶处理 、 补给水处理 包括反渗透系统 、 空压机 、 制氢 站 、 综合废水处理泵房及生活污水处理泵房 、 集 中水 泵房 和辅机循环水泵房 、 除灰 、 除渣 、 电除尘 、 输煤系 统等 。 2 ． 2 优化辅助车间的网络控制方式 辅助车问控制就是通过联 网把凝结水 晶处理程 控 、 补给水处理程控 、 空压机程控 、 制氢站程控 、 综合 废水处理泵房及生活污水处理泵房程控 、 集 中水泵房 和辅机循环水泵房程控 、 除灰程控 、 除渣程控 、 电除尘 程控等各个独立 的程控统一在集中控制室监控 ， 从而 提高辅助车间的 自动化水平 ，以达到减人增效的 目 的。 2 ． 3 辅助车间网络设备配置应注意的问题 各辅助车间为了达到联 网监控的 目的 、 统一人机 界面， 方便网络维护、 管理以及数据库的统一管理和 备份 ， 必须把全厂辅助车间控制系统作为一个整体来 考虑。其 中最为关键 的几个问题是 监控软件选型的 统一、 网络及接口设计的统一、 数据库及人机接 口设 计风格的统一 、 冗余技术的应用 。 3 辅助车 间集 中监控 网络 的组成 3 ． 1 后备监控点控制网 该监控点用 于系统启动 、 初期调试 、 初期运行和 故障时使用 。 据 了解 的情况 目前 ， 国内电厂辅助车间 无论已经实施还是正在实施集中监控方案， 都设有后 备监控点。 在后备监控点各配置两台带光纤上传接 口 的分支交换机 ， 每个系统 的上位机 ／ 月 艮 务器各插两块 P C I 1 0 0 M 以太网网卡 ，控制器配置有冗余 的以太 网 接 口， 并且分别接入不同的交换机 。 3 ． 2 集中监控网 在辅助车间集中控制值班监控点 ， 配置两台冗余 的光纤主交换机 ，操作员站 、服务器各插两块 P C I 1 0 0 M以太网卡 ， 并且分别接入不同的光纤主交换机 。 采用光纤 、 光纤主交换机 、 操作员站构成第二层监控 系统 。 3 ． 3 后备监控点操作 辅助车间集 中监控 网信息系统通过 防火墙及 网 关计 算机连接至 S I S ，网关计 算机具有 网络 隔离作 用 ， 能够保证辅助 车间向 S I S发送实时数据 ， 同时不 影响辅助车间集中控制 网本身的控制功能。 4 辅助车间集控的网络的选择 4 ． 1 辅助车间集控的网络联网的两种方式 1 辅助车间按水 、 灰网监控 ， 进而组 网。其特点 是 联网系统分区集中、 硬件设备较多 ， 监控网络负荷分 散 ， 网络分层可采用总线 ， 星形或环形， 其示意见图 1 。 图 l 辅助车间集中控制网络 2 将所有控制系统直接连成一个集 中的监控网 络 ， 统一监控 。其特点是 有一个集 中监控中心监控 ， 联 网控制系统多 、 硬件设备少 ， 监控 网络负荷较重 ， 网 络分层可采用总线 ， 星形或环形 ， 其示意见图 2 。 6 7 煤矿 现代化 2 0 1 1 年第1 期 总第1 0 0 期 4 ． 2 拓扑 结构 的选择 网络中的拓扑形式是指网络中的通讯线路和节点 间的集合排列方式 ， 即结点的互联形式 ， 用它来表示网 络的整体结构和外貌 ，同时也反映了个节点的结构关 系。常见的拓扑形式有总线型 、 星形 、 环形及混合形。 图 2 辅助车 间集 中监控网络 4 ． 2 ． 1星形 结构 在星形结构的全厂辅助车间联 网控制系统中， 每 个辅助车间控制配置有就地备用操作站， 辅助控制系 统通过冗余的交换机上联到集控室。 4 ． 2 ． 2环 形 结构 环形结构辅控系统的就地车间配置和星形结构 一 样 ， 只不过通过环形 网络把每个车间互连 ， 整个系 统的可靠性和星形结构一样。 但是 ， 当网络故障时， 系 统切换速度快于星形结构 ， 不过环形结构系统组织施 工 比较麻烦。 4 ． 2 ． 3总线 型结 构 总线型结构是通过一条总线电缆作为传输介质 ， 各节点通过接 口接入总线 ， 它是工业通讯网络中最常 用的一种拓扑形式。其特点是 通信可 以是点对点方 式 ， 也可以是广播方式 ， 接人容易 ， 扩张方便 ； 节省 电 缆 ； 网络中某个节点发生故障时 ， 对整个 系统影响较 小 ， 所以可靠性较高。 但 当信号在总线上传输时 ， 随着 距离增加 ， 信号会减弱。 4 ． 2 ． 4比较 各种 结构 的优缺 点 辅机程控公用网络采用双缆冗余星形拓扑结构 既避免了总线型拓扑结构的缺点， 又克服了一般星形 结构对中性点可靠性要求高的缺点 ， 而且与冗余 以太 网相比， 也大大减低 了系统网络的造价 。但随着辅网 采用 D C S一体化 的逐 步展开 ，网络结构会 随不 同 D C S的网络结构而变化。 4 ． 3 网络类型的选择 网络有 P L C控制 网络和 E t h e r n e t 网络两种 。这 两种类型各有优缺点 ，前几年 P L C控制 网络应运较 多， 由于不 同型号 P L C的兼容性差 ， 如果控制网络 内 的 P L C采用 同一型号 ， 就会容易实施 。而 E t h e r n e t 网 络 以其公开网络 、 开放协议 、 通用性好 、 支持产 品多 、 通讯速度高等特点 ， 逐步被广泛使用 。 辅助 车间集 中监控 系统采用 1 0 0 0 ／ 1 0 0 M T C P ／ I P 协议冗余光纤以太星形 网网络结构形式 ， 来满足大容 量 、 高速 、 易于扩张 、 高可靠 、 标 准化 、 开放性好 、 安全 性好的网络要求。 5 监控软件 的配置 监控软件是实现全厂辅助车间联网控制的核心 ； 它完成 了与 P L C或其它智 能仪表 的通 讯接 口和驱 动 ， 实时 ／历史数据库的定义 ， 工艺系统画面的组态 、 链接和实时监控 ， 报警 、 报表 、 故障查询 、 事故追忆等 功能的实现 ； 因此 ， 所有子系统的上位机监控软件必 须选择高性能的可靠的统一的产 品， 而通用性很强的 P L C监控软件则以其功能强大 、 实用性强 、 安全性好 被广泛使用 。 与外系统 的通信结构最好采用 O P C 2 ． 0规范 ， 辅 控 系统 操 作 系 统 建 议 采 用 w i n d o w s 2 0 0 0 ，不要 用 wi n do ws NT 6 辅助 车间集 中监控 的发展 前景 系统采用 D C S实现 了辅助车 问集 中监控一体 化 。减少 了值班监控点 控制室 和运行人员配置 ， 减 少 了投资。从系统 上实现真正的逻辑集中， 提高全厂 的 自动化水平。 参考文献 『 1 ] 秦鹏， 郭兆君． 火电厂辅助 系统采用 B O P网监控 的探讨． 火电厂热工 自动化 ， 2 0 0 5 ， 2 ． 『 2 1 王永华 ， 郑安平． 基于 P L C和智能仪表的下位机 通信 的 实现． 制造 业 自动化 ， 2 0 0 2 ， 9 ． 『 3 1 王永华． 现场总线技 术及应用教程． 北京 机械工 业 出版社 。 2 0 0 7 ． 『 4 1 阳宪惠． 工业数据通信 与控制网络． 北京 清华大 学 出版社 ， 2 0 0 3 ． 『 5 ] 方承 永 ． 工厂 电气控 制技 术 ． 北 京 机 械 工 业 出版 社 ． 2 0 0 0 『 6 1 王卫兵 ． P L C系统 通信 、扩展 与 网络 互连技 术． 人 民邮 电 出版社 ， 2 0 0 2 『 7 ] 王永华． 现代 电气控制及 P L C应 用技 术． 北京航 空航天大学出版社 ， 2 0 0 7 ． 『 8 1 刘道 鹏 ． 火 力发 电厂 分 散控 制 系统 D C S 的 改造 l J I ． 广东科技 ， 2 0 0 7 ， 0 2 ． 『 9 ] 柳 华 ， 陈 西杰 ． 火 力发 电厂 D C S接 地 系统 的设计 l J 1 ． 电 气技 术 ， 2 0 1 0， 0 2 5 3 5 5 ． 收稿 日期 2 0 1 0 9 2 9 S t e a m p o we r p l a n t o p t i mi z a t i o n s u p p o r t t h e mo n i t o r i n g s y s t e m f o r r e s e a r c h Ab s t r a c t T h i s a r t i c l e w i l l t a k e t o s t e a m p o w e r p l a n t o p t i mi z a t i o n c o n t r o l s c h e me b y t h e wo r k s h o p ，t h e u s e o f i n d u s t r i a l e t h e r n e t f o r s u p p o r t i n g t h 6 p l c c e n t r a l i z e d mo n i t o r i n g o f ma n n e r a n d me t h o d Key wor ds h e a t p o we r p l a nt Opt i mi z e s up pl e me nt a r y wo r k s h o p Pi e c e nt r a l i z e d mo n i t o rin g 6 8