基于Intouch的火力發(fā)電廠輔助車間集中控制

張 衛(wèi)，隋麗娜，倪 濤，潘戰(zhàn)武，康 旋

（1.大唐國際連城發(fā)電有限責任公司，甘肅 蘭州 730332；2.天水電氣傳動研究所有限責任公司，甘肅 天水 741020）

1 引言

隨著火力發(fā)電廠建設(shè)規(guī)模的不斷擴大，電廠自動化水平的不斷提高，對電廠的生產(chǎn)運行和管理提出了更高的要求，為實現(xiàn)電廠全面的信息化管理，大中型火力發(fā)電廠主機都已經(jīng)采用DCS系統(tǒng)，各輔助車間也采用PLC+上位機的控制方式進行控制并對各輔助車間實現(xiàn)集中控制，通過各子系統(tǒng)提供豐富的實時和非實時的現(xiàn)場信息，對各系統(tǒng)狀況和設(shè)備運行情況作出分析與故障預(yù)警，以提高電廠管理效率和決策正確性。

2 全廠輔助車間集中控制的前期規(guī)劃

由于各個輔助車間控制系統(tǒng)為不同的廠商供貨，因此在進行各輔助車間廠家的工程之前，需提出以下規(guī)劃。

2.1 網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

某電廠二期全廠輔助車間系統(tǒng)PLC網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的主干網(wǎng)絡(luò)采用100M工業(yè)以太網(wǎng)光纜,采用雙纜冗余的星型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。各輔助車間系統(tǒng)分布在電廠的各個地方，相互之間距離遠，分散度大，最遠的集控室距離主廠房約2km。因此，鏈接各車間采用在遠距離通訊有優(yōu)勢單模鎧裝光纖，為方便網(wǎng)絡(luò)集成，需規(guī)定各輔助車間廠商提供的通訊接口及類型符合輔助車間網(wǎng)絡(luò)鏈接的需要，同時劃分各車間的IP地址段及PLC的IP地址，便于日后輔助車間網(wǎng)絡(luò)鏈接與管理。

2.2 操作員站監(jiān)控軟件的規(guī)劃

由于各個控制系統(tǒng)為不同的廠商供貨，其操作員站的人機界面有可能不一致，如有的采用FIX界面、INTOUCH界面、組態(tài)王界面、或有自己的專用界面等。因此，實現(xiàn)輔助車間集中控制必須采用設(shè)計統(tǒng)一的人機界面，統(tǒng)一的風格及操作方式。

電廠二期全廠輔助車間上位機統(tǒng)一要求采用Intouch10.0作為監(jiān)控軟件，規(guī)定各車間的節(jié)點名與報警級別。全盤考慮并且制定統(tǒng)一的輔助車間網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，各個輔助車間遵循統(tǒng)一的規(guī)劃，為各個系統(tǒng)的連網(wǎng)、畫面統(tǒng)一和數(shù)據(jù)的匯總創(chuàng)造條件。

3 全廠輔助車間集中控制的總體設(shè)計方案

電廠二期輔助車間集控系統(tǒng)采用單模鎧裝光纜、工業(yè)級交換機建立工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)，采用統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)平臺和軟件平臺來互連各個不同的輔助控制系統(tǒng)，實現(xiàn)外圍輔助系統(tǒng)集中控制。輔助車間集控系統(tǒng)架構(gòu)具體的系統(tǒng)配置圖如圖1所示。

本系統(tǒng)采用的星型網(wǎng)絡(luò)拓撲使用單模光纖連接，結(jié)構(gòu)上以主交換機為中心，呈放射狀態(tài)連接各個車間。由于主交換機上有許多指示燈，遇到故障時很容易發(fā)現(xiàn)故障的線路，而且當一個車間的系統(tǒng)或線路出現(xiàn)問題時不會影響其它車間。采用雙網(wǎng)冗余結(jié)構(gòu)，一條線路中斷自動切換到另一條線路，這樣網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性大大增強。另外，如果要增加一個子系統(tǒng)，只需連接到主交換機上就可以，很方便擴充網(wǎng)絡(luò)。

圖1 輔助車間集控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

輸煤系統(tǒng)、化學水處理系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)、中水系統(tǒng)采用各車間的工業(yè)交換機的光纖連接到集控室電子間的主交換機上。

制氫站車間與集控室距離較遠，與化學水處理車間距離最近，在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時，將鏈接制氫站的光纖接入到化學水車間的子交換機上，通過化學水車間的交換機進入輔機監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)中。

煤水處理間的程控柜在輸煤程控系統(tǒng)中，由于煤水處理系統(tǒng)隸屬于除灰專業(yè)，因此除灰控制室的上位機操作系統(tǒng)通過輔機光纖網(wǎng)絡(luò)訪問輸煤控制系統(tǒng)的PLC系統(tǒng)來實現(xiàn)。

輔助車間集控系統(tǒng)操作員站放置于集控室，通過工業(yè)以太網(wǎng)與各控制系統(tǒng)連接。2臺上位機操作員互相冗余運行，任一臺出現(xiàn)故障，不影響運行人員對整個系統(tǒng)的監(jiān)視，整個網(wǎng)絡(luò)照常工作。工程師站主機采用VGA分支器，連接集控室大屏幕，供集控室人員方便監(jiān)控整個輔機運行。

4 全廠輔助車間網(wǎng)絡(luò)與上層網(wǎng)絡(luò)通訊（SIS）的實現(xiàn)

SIS系統(tǒng)在各輔機系統(tǒng)直接從輔網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)即可，無需再訪問各個輔助車間的監(jiān)控系統(tǒng)。由于輔網(wǎng)控制柜與SIS的控制柜處于同一電子間內(nèi)，硬件上直接采用雙絞線鏈接，軟件上選用基于微軟DCOM技術(shù)的OPC Server。OPC是由按照應(yīng)用程序的要求提供數(shù)據(jù)采集服務(wù)的OPC服務(wù)器、使用OPC服務(wù)器所必需的OPC接口、以及接受服務(wù)的OPC應(yīng)用程序所構(gòu)成。從而實現(xiàn)不依存于硬件中固有數(shù)據(jù)類型，按照應(yīng)用程序的要求提供數(shù)據(jù)格式，使接口標準化來實現(xiàn)監(jiān)視、趨勢圖以及報表等應(yīng)用程序。

選用WonderWare的FSgateway作為OPC Server，將運行的Intouch節(jié)點的數(shù)據(jù)庫導入到FSgateway內(nèi)，配置OPC Server的服務(wù)器名及操作系統(tǒng)的DCOM,配置完成后在客戶端可以直接讀取OPC Server內(nèi)標簽的數(shù)值。

5 設(shè)計中存在問題

在系統(tǒng)設(shè)計時片面追求就地智能裝置上送的信息量越多越好，范圍越大越好。由于輔助車間網(wǎng)絡(luò)的通信速率與節(jié)點數(shù)、傳輸量和距離遠近都有關(guān)，節(jié)點數(shù)和傳輸量越大，距離越遠，通信速率越慢。因此系統(tǒng)范圍無限制擴大，影響了系統(tǒng)運行的實時性和可靠性，降低了系統(tǒng)的性價比。通信信息量過大，還使一些不重要的負荷信息占用了不少通信資源，造成數(shù)據(jù)通道過于擁擠，出現(xiàn)通信不暢、數(shù)據(jù)刷新周期過慢等情況。受到通信方式和通信速率的限制，傳送電氣信息量較多時，特別是模擬量，在操作員站響應(yīng)速度慢，影響實際使用效果。

同時修改Intouch的數(shù)據(jù)庫，OPC Server內(nèi)部標簽不會自動更新，需要手動更新數(shù)據(jù)庫，為日后系統(tǒng)的修改與維護帶來不便。

6 結(jié)束語

面臨新的電力市場機制，如何提高電廠綜合自動化和管理水平，優(yōu)化運行，降低發(fā)電生產(chǎn)成本，增強企業(yè)競爭力，成為發(fā)電企業(yè)普遍關(guān)注的問題。用PLC＋工業(yè)以太網(wǎng)＋HMI組態(tài)軟件實現(xiàn)電廠輔助車間集中監(jiān)控，比較靈活、方便，成本較低；輔助車間集控系統(tǒng)能否實現(xiàn)設(shè)計目標，除了自身的設(shè)備以外，很大程度上取決于輔助車間系統(tǒng)本身的自動投入情況。因此保證現(xiàn)場設(shè)備的質(zhì)量如限位開關(guān)動作靈活可靠、變送器準確無誤，才能在控制中心對各輔助系統(tǒng)進行有效的監(jiān)控。

［1］邱公偉.可編程控制器網(wǎng)絡(luò)通信及應(yīng)用.

［2］趙光畢，曹旭峰.DCS系統(tǒng)在水廠自動化中的應(yīng)用.

［3］鮑立萬.水廠自動化控制系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)用.