輸煤控制系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)冗余改造及優(yōu)化

劉 哲

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輸煤控制系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)冗余改造及優(yōu)化

劉 哲

南京華得瑞科技有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210015

描述了某電廠輸煤控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為單網(wǎng)方式，為提高可靠性，通過(guò)技術(shù)改造把網(wǎng)絡(luò)改為冗余網(wǎng)絡(luò)方式，提高了設(shè)備運(yùn)行的可靠性，保證了機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

控制系統(tǒng)；單網(wǎng)；冗余網(wǎng)絡(luò)

1 概述

華能長(zhǎng)春熱電廠輸煤程控系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為ControlNet冗余雙網(wǎng)加Profibus單網(wǎng)方式，如圖1所示，在中控室PLC控制柜內(nèi)，ControlNet冗余雙網(wǎng)通過(guò)MVI網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換為Profibus單網(wǎng)，Profibus單網(wǎng)以現(xiàn)場(chǎng)總線的方式連接現(xiàn)場(chǎng)各個(gè)遠(yuǎn)程站。這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞绞酱嬖谝粋€(gè)缺點(diǎn)，如果Profibus單網(wǎng)中有一個(gè)站點(diǎn)通信中斷，例如碎煤機(jī)室遠(yuǎn)程站與MVI網(wǎng)關(guān)之間的Profibus單網(wǎng)斷開(kāi)，則下游T3轉(zhuǎn)運(yùn)站與煤倉(cāng)間站的通信也隨之中斷，導(dǎo)致中控室無(wú)法監(jiān)控這三個(gè)遠(yuǎn)程站的設(shè)備，影響輸煤系統(tǒng)的整體安全運(yùn)行[1]。為了避免上述情況的發(fā)生，需要對(duì)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，把ControlNet冗余雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)延伸到現(xiàn)場(chǎng)每一個(gè)遠(yuǎn)程站，在遠(yuǎn)程站內(nèi)部再把ControlNet冗余雙網(wǎng)轉(zhuǎn)換為PROFIBUS單網(wǎng)，如圖2所示。這種結(jié)構(gòu)方式采用了ControlNet冗余雙網(wǎng)結(jié)構(gòu)，當(dāng)在ControlNet主網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)可及時(shí)無(wú)擾地切換到備用個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)的安全性提高了10倍，使輸煤系統(tǒng)的運(yùn)行安全、穩(wěn)定、可靠，具有非常重要的意義。為了實(shí)現(xiàn)圖2所示的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，需要對(duì)原輸煤程控系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行硬件改造、軟件重編及安裝調(diào)試等工作，下面進(jìn)行詳細(xì)闡述。

2 硬件改造

硬件改造包括新增通信設(shè)備MVI及其附件、ControlNet電纜，通信設(shè)備位置分布。改造完成后的設(shè)備清單見(jiàn)附件。

圖1 系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D（單網(wǎng)）

圖2 系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)拓?fù)鋱D（雙網(wǎng)）

2.1 新增通信設(shè)備MVI

在原網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，共有2套MVI通信設(shè)備，改造后，現(xiàn)場(chǎng)5個(gè)遠(yuǎn)程站每個(gè)站都需要1套MVI通信設(shè)備，因此需要再增加3套MVI通信設(shè)備，新增的3套MVI通信設(shè)備與原MVI通信設(shè)備相同[2]。

2.2 ControlNet電纜

在原網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，ControlNet冗余雙網(wǎng)在中控室控制柜內(nèi)，每條網(wǎng)絡(luò)長(zhǎng)度不超過(guò)5 m，改造過(guò)后，ControlNet冗余雙網(wǎng)延伸至每個(gè)遠(yuǎn)程站，長(zhǎng)度大大增加，因此需要計(jì)算采用ControlNet同軸電纜能否滿足這么遠(yuǎn)的距離要求。

標(biāo)準(zhǔn)RG6屏蔽電纜的最大允許長(zhǎng)度為1000 m，帶兩個(gè)分接器，每附加一個(gè)分接器，最大總長(zhǎng)度減少16.3m，如圖3所示。

圖3 ControlNet同軸電纜

圖4 現(xiàn)場(chǎng)各遠(yuǎn)程站間距離

2.3 通信設(shè)備位置分布

原2套MVI通信設(shè)備分別安裝到T1轉(zhuǎn)運(yùn)站和T2轉(zhuǎn)運(yùn)站，新增3套MVI通信設(shè)備分別安裝到碎煤機(jī)室、T3轉(zhuǎn)運(yùn)站和煤倉(cāng)間。MVI通信設(shè)備之間通過(guò)ControlNet冗余雙網(wǎng)連接。

3 軟件重編

網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備發(fā)生了更改，軟件程序中的硬件組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)組態(tài)及相關(guān)程序需要重新編寫，以對(duì)應(yīng)實(shí)際的硬件設(shè)備。

3.1 硬件組態(tài)

改造后新增加了硬件設(shè)備，在程序中需要把它們添加進(jìn)新的硬件組態(tài)中，并進(jìn)行相應(yīng)的配置、編譯、下裝，使程序能夠認(rèn)識(shí)新增加的設(shè)備，新增設(shè)備能正常工作[4]。

3.2 網(wǎng)絡(luò)組態(tài)

改造后，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)發(fā)生了改變，需要采用網(wǎng)絡(luò)組態(tài)軟件對(duì)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新組態(tài)，使軟件中的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與實(shí)際的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一致；還需要采用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換軟件對(duì)新增MVI通信設(shè)備進(jìn)行正確配置，這樣才能建立起能夠無(wú)擾切換的ControlNet冗余雙網(wǎng)，達(dá)到此次改造的目的。

3.3 程序編寫

在上述與網(wǎng)絡(luò)硬件相關(guān)組態(tài)完成后，硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可以正常運(yùn)行，網(wǎng)絡(luò)可以無(wú)擾切換，但這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相關(guān)的程序也需要進(jìn)行重新編寫，以對(duì)應(yīng)變化了的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，才能保證輸煤系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行[5]。

4 安裝調(diào)試

安裝調(diào)試工作包括設(shè)備安裝和配線、電纜敷設(shè)、設(shè)備上電調(diào)試、軟件調(diào)試等工作。

4.1 設(shè)備安裝和配線

設(shè)備安裝主要為通信設(shè)備MVI的安裝，需要把中央控制室PLC柜內(nèi)的2套設(shè)備拆下來(lái)，安裝到T1轉(zhuǎn)運(yùn)站和T2轉(zhuǎn)運(yùn)站，新增3套安裝到其余三個(gè)遠(yuǎn)程站，安裝結(jié)束后還有給這5套通信設(shè)備配電源線，網(wǎng)絡(luò)線。

4.2 電纜敷設(shè)

電纜敷設(shè)指中控室及各遠(yuǎn)程站之間的ControlNet 同軸電纜的敷設(shè)，需要走橋架、電纜井及穿管等工作，此項(xiàng)工作耗費(fèi)大量的人力與時(shí)間，工程量大[6]。

4.3 設(shè)備上電調(diào)試

上述兩項(xiàng)工作完成后，就可對(duì)設(shè)備進(jìn)行上電調(diào)試，因各個(gè)站間距離較遠(yuǎn)，此項(xiàng)工作只能逐個(gè)站分別進(jìn)行，依次調(diào)試好每個(gè)站，調(diào)試好一個(gè)聯(lián)網(wǎng)一個(gè)。當(dāng)所有站調(diào)試完成時(shí)，冗余雙網(wǎng)也就建立起來(lái)了，此時(shí)還要進(jìn)行切換實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證是否達(dá)到預(yù)期效果。此項(xiàng)工作將耗費(fèi)較多時(shí)間[7]。

4.4 軟件調(diào)試

軟件調(diào)試工作主要是對(duì)重新安裝的硬件及網(wǎng)絡(luò)組態(tài)、修改的相關(guān)程序進(jìn)行正確性驗(yàn)證，以確定是否達(dá)到改造的預(yù)期效果，保證輸煤系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定和可靠的工作[8]。

[1]肖澄中.火電站輸煤控制系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[J].電子技術(shù)與軟件工程，2015（22）：154.

[2]郭正林，李國(guó)鋒.發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)葉輪給煤機(jī)無(wú)動(dòng)力除塵器改造優(yōu)化[J].中國(guó)電力教育，2012（24）：148-149.

[3]喬德暉，張克飛，尹金梅.改造輸煤系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行方式[J].煤質(zhì)技術(shù)，2011（2）：60-62.

[4]馬建勇.關(guān)于2×300 MW機(jī)組輸煤系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)與改造探討[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2016（4）：12.

[5]凌啟鑫，林睦仁.可編程序控制器熱備用系統(tǒng)的電源冗余改造[J].電世界，2013，54（2）：33.

[6]陳龍.西門子PLC冗余系統(tǒng)在輸煤程控系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].中國(guó)科技博覽，2014（41）：243.

[7]曹俊敏，孟祥群，唐厚君.單個(gè)CAN控制器的雙總線冗余網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)[J].微處理機(jī)，2007，28（4）：29-31.

[8]漆光平，孫鵬，李光杰.基于橋接模式的雙網(wǎng)絡(luò)重復(fù)使用運(yùn)載器控制系統(tǒng)冗余技術(shù)[J].航天控制，2012，30（2）：89-95.

Redundant Transformation and Optimization of the Communication Network Control System of Coal

Liu Zhe

Nanjing Hua Derui Technology Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 210015

This paper describes a power plant coal handling control system network single network. In order to improve the reliability, through technical transformation to the redundant network network, improves the reliability of the equipment running and guarantee the stable operation of the unit.

control system; single network; redundant network

TD634;TP273

A

1009-6434（2016）08-0025-03