范海東(1979-)
男,浙江臺(tái)州人,工程師,畢業(yè)于上海電力學(xué)院自動(dòng)化專(zhuān)業(yè),主要從事電廠熱工自動(dòng)化工作。
1 概述
隨著電力市場(chǎng)的進(jìn)一步開(kāi)放、電力改革的不斷深化和廠網(wǎng)分開(kāi)、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)的逐步實(shí)施,如何提高生產(chǎn)效率、降低發(fā)電生產(chǎn)成本、提高控制水平是每個(gè)現(xiàn)代化電廠急需解決的問(wèn)題。由于熱工自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,主廠房的生產(chǎn)人員已大大壓縮,輔助車(chē)間生產(chǎn)人員占用多、勞動(dòng)效率低的問(wèn)題逐漸突出,成為電廠提高自動(dòng)化水平、減員增效的重點(diǎn)。
鳳臺(tái)電廠2×600MW火電機(jī)組的輔助車(chē)間分別按(水處理、除灰、輸煤)三個(gè)監(jiān)控點(diǎn)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,采用成熟可靠的可編程控制器和工業(yè)以太網(wǎng)控制技術(shù),將輔助車(chē)間監(jiān)控點(diǎn)進(jìn)一步減少和集中,建立全廠BOP輔機(jī)集中監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),實(shí)現(xiàn)在單元集控室對(duì)全廠輔助車(chē)間的監(jiān)視和控制,不僅提高了控制水平,并且實(shí)現(xiàn)了減員增效、降低勞動(dòng)強(qiáng)度的目的。
2 鳳臺(tái)電廠輔助車(chē)間工藝系統(tǒng)及監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
鳳臺(tái)發(fā)電廠位于安徽淮南鳳臺(tái),一期裝機(jī)容量2×600MW,本廠程輔助車(chē)間包括鍋爐補(bǔ)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)等。各輔助車(chē)間的控制采用工業(yè)以太網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)控制,即將化學(xué)補(bǔ)給水、凈水、廢水處理控制系統(tǒng)與凝結(jié)水精處理及爐水加藥和汽水取樣系統(tǒng)的控制設(shè)備聯(lián)網(wǎng)組成一個(gè)“水網(wǎng)”,在水網(wǎng)控制室(設(shè)在化水控制室)通過(guò)實(shí)現(xiàn)水系統(tǒng)的集中監(jiān)控。輸煤系統(tǒng)及除灰渣系統(tǒng)也均采用類(lèi)似方式組成控制系統(tǒng),在相應(yīng)控制點(diǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的監(jiān)控。在系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定、運(yùn)行值班員經(jīng)全能培訓(xùn)的基礎(chǔ)上可在#1、#2機(jī)組集控室對(duì)全廠輔助系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。具體結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 鳳臺(tái)輔控網(wǎng)絡(luò)配置圖
在#1、#2機(jī)組化水控制室的控制操作員站上能完成對(duì)凝結(jié)水精處理系統(tǒng)(包括鍋爐取樣、加藥系統(tǒng))、鍋爐補(bǔ)給水及水務(wù)管理系統(tǒng)(包括凈化站、化學(xué)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(diào)試和啟動(dòng)初期方便運(yùn)行操作,全廠水系統(tǒng)設(shè)有以下幾個(gè)輔助監(jiān)控點(diǎn):#1、#2機(jī)組凝結(jié)水精處理系統(tǒng)輔助監(jiān)控點(diǎn)、鍋爐補(bǔ)給水及水務(wù)管理系統(tǒng)輔助監(jiān)控點(diǎn)(包括反滲透系統(tǒng))、制氫系統(tǒng)輔助監(jiān)控點(diǎn),在輔助監(jiān)控點(diǎn)設(shè)有供啟動(dòng)調(diào)試用的操作員站(兼工程師站)。
在輸煤控制室的控制操作員站上完成對(duì)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(gè)輸煤系統(tǒng),輸煤系統(tǒng)中有關(guān)專(zhuān)用裝置的信息與輸煤系統(tǒng)程控系統(tǒng)進(jìn)行通信。在輸煤控制設(shè)3臺(tái)操作員站(兼工程師站)對(duì)輸煤系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。
全廠除灰渣系統(tǒng)集中在電除塵控制室進(jìn)行監(jiān)控,為在系統(tǒng)調(diào)試和啟動(dòng)初期方便運(yùn)行操作,設(shè)有以下幾個(gè)輔助監(jiān)控點(diǎn):#1、#2機(jī)組飛灰輸送系統(tǒng)、#1、#2機(jī)組渣水(含灰場(chǎng)供水系統(tǒng))系統(tǒng),在輔助監(jiān)控點(diǎn)設(shè)有供啟動(dòng)調(diào)試用的操作員站。
上述輔控系統(tǒng)采用冗余的PACS RX7i系列產(chǎn)品,I/O模塊采用VERSAMAX產(chǎn)品,PLC的控制器和上位機(jī)采用以太網(wǎng)進(jìn)行通訊,I/O模塊和CPU之間的通訊采用GENIUS總線。各個(gè)輔控系統(tǒng)通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)組成全廠輔控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。
3 鳳臺(tái)電廠輔控系統(tǒng)技術(shù)特點(diǎn)
如上所述,鳳臺(tái)電廠輔助控制系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)輔控系統(tǒng))采用相對(duì)分散系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)網(wǎng)絡(luò)與集中監(jiān)控相結(jié)合,分水、煤、灰系統(tǒng)三個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行相對(duì)集中監(jiān)控。水、煤、灰每個(gè)子系統(tǒng)采用PLC直接控制方式,每個(gè)系統(tǒng)有自己的獨(dú)立數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。在全廠輔控中心(單元集控室)的操作站通過(guò)各個(gè)子系統(tǒng)的服務(wù)器對(duì)輔助系統(tǒng)進(jìn)行控制。
3.1 輔控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊
在傳統(tǒng)電廠的輔控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,不同輔助系統(tǒng)采用不同廠商的控制系統(tǒng),通訊接口協(xié)議也不盡相同。因此,在組建全廠輔控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)時(shí),存在著許多困難,必須要有統(tǒng)一的通信和接口方式來(lái)解決不同種類(lèi)設(shè)備間的通訊問(wèn)題。鳳臺(tái)輔控系統(tǒng)不同于以往的控制系統(tǒng)做法,采用了統(tǒng)一的設(shè)備和通用的通訊協(xié)議。
PLC統(tǒng)一采用GE的PACS RX7i系列產(chǎn)品,和上位機(jī)通訊采用工業(yè)以太網(wǎng),輔控系統(tǒng)采用工業(yè)以太網(wǎng)。因?yàn)橐蕴W(wǎng)可以提供從工廠設(shè)備層到廠級(jí)信息的全網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)支持,目前現(xiàn)場(chǎng)總線和PLC專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)還不可能提供這么多層次的信息傳輸能力。為了符合電廠未來(lái)的發(fā)展和改造,網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)采用模塊化結(jié)構(gòu),具有網(wǎng)管功能,同時(shí)支持IE瀏覽器管理。
輔控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和PLC、監(jiān)控軟件的接口,以及與第三方通信接口采用OPC規(guī)范,并且支持遠(yuǎn)程通信。
3.2 輔控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性
輔控系統(tǒng)主機(jī)采用PACS RX7i系列產(chǎn)品 ,I/O卡件采用VERSAMAX產(chǎn)品,兩者之間通過(guò)GENIUS總線實(shí)現(xiàn)連接,GENIUS總線的通訊速率可以達(dá)到156K,滿足電廠輔控系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)通信實(shí)時(shí)性的要求。輔控網(wǎng)絡(luò)選用低延遲的工業(yè)交換機(jī)產(chǎn)品,工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)的支持優(yōu)先級(jí)控制,保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)滿足實(shí)時(shí)控制的要求。
3.3 輔控系統(tǒng)的可靠性
全廠輔控系統(tǒng)關(guān)系著全廠的穩(wěn)定可靠運(yùn)行,因此系統(tǒng)可靠性成為構(gòu)建輔控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)需要考慮的一個(gè)最主要因素。本著“管理集中,控制分散”的原則,采用合理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來(lái)滿足輔控系統(tǒng)可靠性要求,主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn):
(1) 由于電廠電磁干擾大,采用光纖介質(zhì)來(lái)增加網(wǎng)絡(luò)的抗干擾能力。
(2) 通訊網(wǎng)絡(luò)冗余配置,以提高系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性。
(3) 依據(jù)“管理集中,控制分散”原則,電廠運(yùn)行人員可以在集控室或其它現(xiàn)場(chǎng)控制室對(duì)全廠輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)視和控制,但過(guò)程控制數(shù)據(jù)庫(kù)相對(duì)分散在水煤灰三個(gè)獨(dú)立的服務(wù)器中。
另外,在本系統(tǒng)中,CPU采用冗余配置,并通過(guò)光纖連接來(lái)切換工作CPU和備用CPU,能夠達(dá)到真正意義上的冗余。
3.4 輔控系統(tǒng)軟件的高可用性配置
除了采用冗余和高可靠的硬件設(shè)備組建高可用性輔控網(wǎng)絡(luò),還必須合理配置整個(gè)輔控系統(tǒng)的監(jiān)控軟件架構(gòu)。監(jiān)控軟件是輔控系統(tǒng)的核心,所有輔控子系統(tǒng)的上位機(jī)監(jiān)控軟件選擇高性能的統(tǒng)一產(chǎn)品InTouch。
由于全廠輔控系統(tǒng)I/O點(diǎn)數(shù)龐大,全廠輔控系統(tǒng)軟件架構(gòu)采用基于分布式過(guò)程數(shù)據(jù)庫(kù)的客戶/服務(wù)器(DBC)模式。各系統(tǒng)通過(guò)本區(qū)域的容錯(cuò)服務(wù)器采集輔助系統(tǒng)的過(guò)程數(shù)據(jù),下層所有的PLC只與該容錯(cuò)服務(wù)器有接口。這樣,每個(gè)PLC只有一個(gè)上位機(jī)接口,避免了多臺(tái)上位計(jì)算機(jī)和PLC接口,大大減輕了PLC通信接口的負(fù)荷,不僅提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度,而且提高了系統(tǒng)可靠性,解決了全廠輔控系統(tǒng)速度慢的問(wèn)題,而且大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性。
4 結(jié)束語(yǔ)
鳳臺(tái)電廠輔助車(chē)間控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全廠聯(lián)網(wǎng)控制具有許多優(yōu)勢(shì)。首先,輔助車(chē)間控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了輔助系統(tǒng)集中監(jiān)控及綜合調(diào)度,它能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)電廠輔助系統(tǒng)的優(yōu)化控制,最大限度地滿足電廠機(jī)組安全、高效運(yùn)行的要求。其次,輔助車(chē)間控制系統(tǒng)高度的自動(dòng)化和網(wǎng)絡(luò)化,可最大限度地節(jié)約人力資源,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,實(shí)現(xiàn)效率最大化,滿足投資方的要求,實(shí)現(xiàn)投資的良性互動(dòng)。最后,PLC型號(hào)實(shí)現(xiàn)了全廠統(tǒng)一,各輔助車(chē)間均采用GE公司的PACS RX7i PLC,硬件統(tǒng)一,這樣就為全廠輔助車(chē)間連網(wǎng)改造創(chuàng)造了十分有利的條件,同時(shí)減少了備品備件的數(shù)量。
電廠輔控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì),與此同時(shí)實(shí)現(xiàn)輔控系統(tǒng)與電廠SIS系統(tǒng)、MIS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)互連,真正實(shí)現(xiàn)全廠網(wǎng)絡(luò)化和信息化,使電廠競(jìng)爭(zhēng)力更加強(qiáng)大。