火電廠輔助車間DCS控制系統(tǒng)一體化應(yīng)用

杜洪文

摘 要：火電廠輔助車間系統(tǒng)的控制通常采用PLC，但隨著同心技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、DCS控制技術(shù)的成熟，全廠單元機(jī)組和輔助車間采用統(tǒng)一的DCS軟硬件，會(huì)使得輔助車間的控制系統(tǒng)可靠性更好，功能更全面，有減員增效，降低成本等優(yōu)點(diǎn)，有利于實(shí)現(xiàn)全廠控制一體化。

關(guān)鍵詞：DCS；輔助車間；控制；火電廠

中圖分類號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2016.29.137

火電廠輔助車間通常采用PLC控制，在每個(gè)輔助車間配置PLC機(jī)柜來(lái)進(jìn)行控制，配備較多的運(yùn)行人員。在DCS應(yīng)用日趨成熟，一個(gè)電廠如采用DCS和PLC兩套控制系統(tǒng)，難以實(shí)現(xiàn)一體化控制。越來(lái)越多的火電廠開(kāi)始采用DCS一體化方案。輔助車間如采用與單元機(jī)組同樣的DCS系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)同單元機(jī)組一樣的控制運(yùn)行水平，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控操作，能有效提高電廠的自動(dòng)化水平。

1 全廠輔助車間DCS控制系統(tǒng)的應(yīng)用

1.1 全廠輔助車間DCS控制系統(tǒng)的任務(wù)

采用DCS分散控制系統(tǒng)完成對(duì)火電廠補(bǔ)給水預(yù)處理、化學(xué)水處理、工業(yè)廢水、生活污水、燃油泵房、空壓機(jī)房、除灰系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、暖通系統(tǒng)等輔助車間設(shè)備遠(yuǎn)程集中控制操作，就地?zé)o人值守。設(shè)置全廠輔助車間控制網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)連接全部輔助車間控制系統(tǒng)和各個(gè)遠(yuǎn)程控制站。系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置若干集中監(jiān)控操作點(diǎn)及后備操作點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)各輔助車間的集控操作，減少甚至取消各車間的值班監(jiān)控點(diǎn)，達(dá)到減員增效，提高生產(chǎn)效率的目標(biāo)。

1.2 OVATION控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

神頭電廠采用艾默生公司的OVATION控制系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)整體可靠性高：OVATION的高速FDDI網(wǎng)絡(luò)不同于其它DCS系統(tǒng)，它是一個(gè)完全確定性實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，即使在工況擾動(dòng)的情況下也決不丟失、衰減或延遲信號(hào)。此外，按照ANSI標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)DDI提供全冗余的反轉(zhuǎn)雙環(huán)，并且在雙環(huán)電纜中斷時(shí)，使用自動(dòng)重新組態(tài)功能以屏蔽發(fā)生錯(cuò)誤的部分。

控制器硬件功能強(qiáng)：具有處理多種應(yīng)用程序（包括網(wǎng)絡(luò)）的能力；提供控制器完全無(wú)擾動(dòng)切換的能力；兼容第三方用于數(shù)據(jù)通訊、控制、用戶C語(yǔ)言編程和仿真的軟件；支持多任務(wù)和優(yōu)先任務(wù)計(jì)劃；RTOS存儲(chǔ)和啟動(dòng)使用閃存（Flash Memory-128MB）（無(wú)需電池固化的內(nèi)存）；應(yīng)用軟件的組態(tài)程序記錄在閃存中。

控制能力優(yōu)越：連續(xù)（PID）控制、布爾邏輯、特殊邏輯和定時(shí)功能、數(shù)據(jù)采集、SOE處理、冷端輸入補(bǔ)償、過(guò)程點(diǎn)傳感器/限位檢驗(yàn)、過(guò)程點(diǎn)報(bào)警處理、過(guò)程點(diǎn)轉(zhuǎn)換為工程單位、過(guò)程點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、就地和遠(yuǎn)程I/O接口等。

設(shè)備全面冗余：每對(duì)控制器實(shí)現(xiàn)互為熱備用，同每對(duì)控制器配合的網(wǎng)線、光纜、交換機(jī)均實(shí)現(xiàn)冗余配置，電源也采用雙路可自動(dòng)切換電源。

人機(jī)交互界面友好：采用與個(gè)人計(jì)算機(jī)同樣的Windows7專業(yè)版操作系統(tǒng)，軟件采用Ovation，操作簡(jiǎn)單易用。多操作員站的配置，使得單個(gè)操作員站的故障、死機(jī)不會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行監(jiān)視操作。

歷史趨勢(shì)、操作記錄、SOE事件記錄：查詢方便、記錄時(shí)間分辨率高，有效幫助事故發(fā)生后，調(diào)取參數(shù)歷史趨勢(shì)、各操作員站操作記錄及重要信號(hào)的SOE記錄。

1.3 600MW超臨界機(jī)組輔助車間集中監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用方案

神頭上大壓小工程新建電廠輔助車間控制系統(tǒng)采用DCS分散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，其中煙氣脫硫控制DCS系統(tǒng)采用獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，啟動(dòng)鍋爐房、電除塵本體仍采用獨(dú)立PLC控制。輔助車間控制系統(tǒng)其余部分均納入DCS輔網(wǎng)系統(tǒng)?？刂品秶采w水、煤、灰、燃油、空壓機(jī)等系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)在集控室對(duì)全廠輔助車間進(jìn)行集中監(jiān)視和操作的功能。在集控室設(shè)置兩臺(tái)輔控車間DCS操作員站，在化學(xué)水、輸煤及除灰就近設(shè)置控制室，為調(diào)試、初期運(yùn)行提供方便，就地與集控室DCS操作員站互為操作備用。隨著各輔助車間運(yùn)行后，可逐步由就地車間監(jiān)控轉(zhuǎn)為集中控制室監(jiān)控。對(duì)于必須有人值班的重要輔助車間，采用就地監(jiān)控方式，集控室主要完成監(jiān)視功能。

輔助車間DCS設(shè)計(jì)為3層總線網(wǎng)絡(luò)，最上面一層為輔控網(wǎng)核心交換機(jī)，為集中控制網(wǎng)絡(luò)，中間一層為各輔助車間區(qū)域交換機(jī)，為化學(xué)水、除灰、輸煤網(wǎng)絡(luò)；最下層為各子車間控制網(wǎng)絡(luò)。每層網(wǎng)絡(luò)均采用冗余雙網(wǎng)。

輔控車間一體化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

系統(tǒng)配置說(shuō)明：在汽機(jī)房6.9米層公用電子間內(nèi)配置輔控網(wǎng)絡(luò)柜及電源柜，核心交換機(jī)連接輔網(wǎng)的服務(wù)器、工程師站、OPC站、歷史站及各區(qū)域控制點(diǎn)的交換機(jī)。各區(qū)域交換機(jī)下連接各輔助車間控制機(jī)柜及相應(yīng)操作員站、工程師站、歷史站。

2 輔助車間采用DCS一體化控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

2.1 提高輔助車間自動(dòng)化監(jiān)控水平

采用輔助車間一體化集中監(jiān)控，將使輔助車間的監(jiān)控水平趕上主機(jī)系統(tǒng)的監(jiān)控水平，與廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）連接變得更為簡(jiǎn)單，提高了全廠生產(chǎn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行和優(yōu)化管理，為實(shí)現(xiàn)全廠管控一體化打下了良好的基礎(chǔ)，為電廠的輔控車間最后減少乃至取消運(yùn)行生產(chǎn)人員進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班提供了可能。

2.2 提高機(jī)組運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，系統(tǒng)可靠性進(jìn)一步提高

實(shí)現(xiàn)輔助車間一體化監(jiān)視操作，合并、減少、取消就地操作監(jiān)控點(diǎn)，使復(fù)雜操作簡(jiǎn)單化，減員增效，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。同時(shí)全廠采用一套DCS，減少了運(yùn)行檢修人員的培訓(xùn)學(xué)習(xí)成本。在硬件配置、網(wǎng)絡(luò)選型及控制軟件開(kāi)發(fā)上都采用DCS技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以及雙網(wǎng)并發(fā)通訊、冗余控制器、雙路電源供電等冗余設(shè)備配置等措施進(jìn)一步保證系統(tǒng)的安全、可靠，輔控車間的控制水平達(dá)到與主機(jī)同樣的水平。

2.3 減少備品備件的品種及數(shù)量

輔助車間采用與主機(jī)DCS類型一致的軟硬件設(shè)備，極大方便了電廠運(yùn)行和檢修人員，大大減少了備品備件的品種及數(shù)量。

2.4 實(shí)現(xiàn)各控制子系統(tǒng)及多網(wǎng)絡(luò)間信息資源共享

輔助DCS網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的信息可實(shí)現(xiàn)無(wú)縫共享，避免了不同系統(tǒng)之間通訊接口問(wèn)題的困擾，借助于DCS成熟標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)接口技術(shù)及協(xié)議等，很容易與各類不同的第三方控制系統(tǒng)或設(shè)備實(shí)現(xiàn)通信。與主機(jī)DCS網(wǎng)絡(luò)、公用DCS網(wǎng)絡(luò)采用同樣的軟硬件設(shè)備，更可通過(guò)廠家提供的多網(wǎng)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息實(shí)時(shí)共享。

3 優(yōu)化建議

神頭電廠將機(jī)組汽水加藥系統(tǒng)設(shè)計(jì)在公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，操作員站在集控室。但汽水加藥系統(tǒng)一般由化學(xué)運(yùn)行人員負(fù)責(zé)，在化學(xué)水車間無(wú)法對(duì)其實(shí)現(xiàn)操作，給生產(chǎn)運(yùn)行帶來(lái)不便，可考慮以后技術(shù)改造，將機(jī)組汽水加藥系統(tǒng)從公用DCS網(wǎng)絡(luò)移至輔控DCS網(wǎng)絡(luò)，或采用多網(wǎng)通信技術(shù)，在化學(xué)水輔網(wǎng)操作員站實(shí)現(xiàn)對(duì)公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的汽水加藥系統(tǒng)的監(jiān)視操作。在設(shè)計(jì)電廠控制系統(tǒng)DCS輔網(wǎng)、公用網(wǎng)及單元機(jī)組時(shí)，應(yīng)考慮機(jī)組系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，同時(shí)應(yīng)考慮電廠運(yùn)行人員配置及分工，以便為后續(xù)生產(chǎn)運(yùn)行提供方便。

啟動(dòng)鍋爐、電除塵仍采用廠家配套PLC設(shè)備，為一體化考慮，并減少備品備件，減少培訓(xùn)管理成本，在新建電廠可考慮全廠采用DCS，減少或取消廠家配供的就地PLC設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

[1]陳厚肇.熱工自動(dòng)化[M].北京：中國(guó)電力出版社，2006.