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    （重慶大唐石柱發(fā)電有限責(zé)任公司，重慶 409106）邊智勇

    （福建大唐寧德發(fā)電有限責(zé)任公司，福建 福安 355006）馮燚超
                                     
    邊智勇（1968-）男，河北張家口人，工程師，大學(xué)本科，電力系統(tǒng)及自動化專業(yè)，研究方向為熱控自動化，現(xiàn)就職于重慶大唐國際石柱發(fā)電有限責(zé)任公司，任工程設(shè)備部副部長。

    摘要：在當(dāng)前的計算機(jī)控制技術(shù)、通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟的背景下，火電廠輔控一體化模式成為了電廠發(fā)展的必然趨勢。本文從設(shè)備的控制方案和人員的管理模式這兩方面進(jìn)行了分析和論述。將一體化和非一體化在投資成本、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及運(yùn)行維護(hù)等方面作了詳細(xì)的比較。在人員管理上主要討論了人員的編制問題和新員工培訓(xùn)問題。最后提出了推行輔控一體化模式過程中需要注意的一些事項。

    關(guān)鍵詞：一體化；模式；輔控；投資成本；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；運(yùn)行維護(hù)；編制機(jī)

    Abstract: Nowadays, as the mature develop of computer-controlled technology,communication and network technology, the integration model of BOP in thermal power plant is an inevitable trend. The author analyses this trend from two aspects: Equipment control program and management model. The author makes deeply comparison between integration and non-integration on cost,system structure, operation and maintenance. On personnel management, the author discusses the issue of staff and new employee training. At last, the author presents reasonable proposals on implementing the integration model.

    Key words: Integration; model; BOP; cost; system structure; maintenance;organization

    隨著電力系統(tǒng)改革的進(jìn)一步深入，保證設(shè)備優(yōu)質(zhì)高效的運(yùn)行，提高勞動生產(chǎn)率，進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益成了電廠發(fā)展的目標(biāo)?；痣姀S輔助系統(tǒng)的自動化控制是全廠熱工控制的重要組成，其自動化水平直接影響全廠的自動化水平。因此，發(fā)電廠在對主設(shè)備技改及機(jī)組控制系統(tǒng)的DCS改造的同時，也加強(qiáng)了對輔助系統(tǒng)控制系統(tǒng)采用PLC技術(shù)的改造。但總體來看，各輔助車間控制系統(tǒng)互不聯(lián)系，與DCS間也鮮有通訊，形成多個自動化孤島，造成運(yùn)行管理不便，人員浪費(fèi)嚴(yán)重，生產(chǎn)效率不高，影響全廠自動化水平的進(jìn)一步提高。在當(dāng)前計算機(jī)控制技術(shù)、通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，將火電廠各輔助車間聯(lián)成一體，實(shí)現(xiàn)輔助系統(tǒng)的集中監(jiān)控已非難事。新建機(jī)組可以在初步設(shè)計階段就對水、灰、煤PLC集中控制網(wǎng)絡(luò)及全廠輔助系統(tǒng)PLC集中控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一布線規(guī)劃，并提出相應(yīng)的輔助系統(tǒng)PLC集中控制網(wǎng)絡(luò)布線規(guī)劃圖，其自動化水平也相應(yīng)大大提高。而輔助系統(tǒng)的控制系統(tǒng)一體化方案應(yīng)是新建機(jī)組的首選方案。

    筆者認(rèn)為一個完整的輔控一體化模式應(yīng)該包括兩個方面：一是設(shè)備的控制方案，二是人員的管理模式。下面將就這兩方面來進(jìn)行分析和論述。

    1 輔控一體化控制方案的優(yōu)勢

    現(xiàn)階段輔助系統(tǒng)的控制系統(tǒng)一體化，指的是全廠使用某種統(tǒng)一品牌的DCS或PLC，組成簡單實(shí)用的控制網(wǎng)絡(luò)，對本工程內(nèi)的輔助系統(tǒng)進(jìn)行全面監(jiān)控。

    非一體化指的是，輔助系統(tǒng)采用分散的PLC（每個車間設(shè)置相對獨(dú)立的PLC）進(jìn)行監(jiān)控，然后通過網(wǎng)絡(luò)和工廠級SIS系統(tǒng)進(jìn)行通訊。

    這兩種控制模式在實(shí)際中都有大量應(yīng)用，都是可行的。只是在當(dāng)前技術(shù)條件和當(dāng)前新建電廠運(yùn)行模式下，有著一些差別。

    本文將從以下三點(diǎn)進(jìn)行比較：

    （1）投資成本；

    （2）系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；

    （3）運(yùn)行維護(hù)。

    1.1 投資成本的比較

    當(dāng)前用于電廠輔助系統(tǒng)的PLC系統(tǒng)，一般都選用雙機(jī)熱備CPU模式。這個特點(diǎn)就將各種品牌PLC的低價、低檔PLC系列排除在外。有些品牌的PLC只有使用最高檔的系列，如西門子只有S7-400系列才有雙機(jī)熱備配置。有些輔助車間點(diǎn)數(shù)很少，如果單獨(dú)配置高檔PLC會造成資源的極大浪費(fèi)。

    如前所述，本工程輔助系統(tǒng)的控制系統(tǒng)都將和工廠級SIS通訊。這樣又導(dǎo)致每個分PLC控制系統(tǒng)要配置網(wǎng)絡(luò)模塊。網(wǎng)絡(luò)模塊的價格是很貴的，一般和PLC的控制器（CPU）的價格相當(dāng)。而且為了滿足網(wǎng)絡(luò)冗余，還需要冗余配置，更加大了成本。

    在軟件方面，分散設(shè)置分批采購的PLC，其下位機(jī)軟件和組態(tài)軟件都是要另行購買的。軟件的價格也是相當(dāng)昂貴的，而且一個操作員站就需要一套組態(tài)軟件（運(yùn)行版或開發(fā)版）。當(dāng)然，也有免費(fèi)的軟件送給用戶，這些免費(fèi)的軟件不是盜版就是有很多限制（比如過幾個小時要重新啟動），導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。

    對于不同的PLC系統(tǒng)，就要對相關(guān)運(yùn)行、維護(hù)人員進(jìn)行一番培訓(xùn)。增加了運(yùn)行、維護(hù)人員的培訓(xùn)費(fèi)用。

    總之，和采用分散的PLC控制系統(tǒng)相比較，如果采用DCS/PLC一體化模式，將這些輔助系統(tǒng)的控制系統(tǒng)作為DCS/PLC的分站或遠(yuǎn)程I/O，將在以下部分節(jié)省投資：

    （1）硬件：可以根據(jù)系統(tǒng)的規(guī)模合理分配DPU(CPU)和I/O備用量，在點(diǎn)數(shù)很少的輔助車間設(shè)置遠(yuǎn)程I/O，減少CPU的數(shù)量，避免資源浪費(fèi)。分散PLC在常規(guī)電廠中的輸煤、除灰、化補(bǔ)水、廢水處理、加藥取樣、綜合水等系統(tǒng)都設(shè)置處理器(CPU)以及相配套的通訊模塊和操作員站。如果使用一體化DCS/PLC，這些地方的處理器（CPU/DPU）、通訊模塊和操作員站將減少30％～50％。

    硬件減少了，但是系統(tǒng)功能沒減少，而且還很容易將輔助系統(tǒng)集中為水、煤、灰3點(diǎn)監(jiān)控，使全廠的控制系統(tǒng)層次更加清晰。

    （2）網(wǎng)絡(luò)：網(wǎng)絡(luò)通訊由成套商統(tǒng)一解決，避免了不同系統(tǒng)間的接口、協(xié)議轉(zhuǎn)換等費(fèi)用；合理分配了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，避免不必要的網(wǎng)絡(luò)連接（未設(shè)置CPU的地方就沒必要設(shè)置與操作員站的網(wǎng)絡(luò)連接），因此和CPU的設(shè)置一樣，一體化配置可以相應(yīng)節(jié)省30％～50％的操作員站網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備。

    （3）軟件：系統(tǒng)軟件要求廠家預(yù)裝（由于總合同額較高，軟件往往能夠免費(fèi)贈送給用戶），不需另行購買，可以相對節(jié)省投資。另外，就算軟件需要購買，由于節(jié)省了CPU的配置，安裝在CPU和操作員站上的軟件也可以節(jié)省30％～50％左右。

    （4）培訓(xùn)：由于使用統(tǒng)一的控制系統(tǒng)，培訓(xùn)運(yùn)行、維護(hù)人員的費(fèi)用可以相對減少。

    （5）合同：如果一個合同的金額較大時，往往可以得到較高的折扣率，可以節(jié)省總體投資。

    在大家的印象中，DCS比PLC系統(tǒng)要貴。但是如果合理地設(shè)計和配置DCS控制系統(tǒng)，采用一體化DCS將會比分散設(shè)置的PLC系統(tǒng)在總體上減少投資。在實(shí)際工程設(shè)計中，目前也有已成功運(yùn)行的DCS一體化的電廠模式，從實(shí)際運(yùn)行中體現(xiàn)了上述的優(yōu)點(diǎn)，統(tǒng)一了組態(tài)，統(tǒng)一了顯示畫面，特別還節(jié)約了投資。例如，在垞城電廠2×135MW循環(huán)流化床工程中，業(yè)主通過設(shè)備招標(biāo)報價的方式比較一體化DCS和分散PLC這兩種方案，發(fā)現(xiàn)分散PLC的報價要比一體化DCS高出40％，最后該工程采用了一體化DCS控制輔助系統(tǒng)的方案。

    同樣，如果一個新建電廠采用一體化的DCS對輔助系統(tǒng)進(jìn)行控制，將會進(jìn)一步減少總體投資。

    1.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的比較

    首先，正如上節(jié)所述，分散設(shè)置的PLC控制系統(tǒng)往往造成系統(tǒng)資源的浪費(fèi)。比如燃油泵房系統(tǒng)，就幾十個I/O點(diǎn)，如果采用雙機(jī)熱備的PLC控制系統(tǒng)，至少浪費(fèi)了90％的CPU資源。如果采用DCS遠(yuǎn)程I/O模式，將這些點(diǎn)通過遠(yuǎn)程I/O和公用系統(tǒng)的DPU連接起來，既達(dá)到了控制的目的，又充分利用了DPU的資源。

    采用DCS/PLC一體化方案，將精簡系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，加速系統(tǒng)運(yùn)行效率，減少故障幾率，減輕維護(hù)工作量。

    另外，控制系統(tǒng)的好壞的物質(zhì)基礎(chǔ)是硬件。硬件可以通過技術(shù)協(xié)議等手段控制在一定水平，所以這個問題不是很關(guān)鍵?？刂葡到y(tǒng)好壞的另一個因素—軟件，往往是被忽視的重要因素。

    這里所說的軟件不是指購買的開發(fā)工具，而是指針對實(shí)際工程所編制的軟件。軟件編制需要大量工程經(jīng)驗和技術(shù)積累，所以那些承接分散PLC系統(tǒng)的小型公司很難編制出功能齊全、簡單實(shí)用的軟件，對系統(tǒng)運(yùn)行造成不小麻煩。而且每個系統(tǒng)的程序編制軟件和軟件格式都會不一樣，給將來的系統(tǒng)軟件維護(hù)和程序修改帶來的極大不便。

    相反，那些有實(shí)力、有業(yè)績承包整個輔助系統(tǒng)控制的大公司，特別是知名的DCS廠家，他們作出的軟件都經(jīng)受過實(shí)際的考驗，能夠充分發(fā)揮硬件的功能，完成預(yù)定的生產(chǎn)過程自動控制。

    1.3 運(yùn)行維護(hù)的比較

    首先，在硬件上，非一體化系統(tǒng)必然造成硬件的多樣性，網(wǎng)絡(luò)的不一致性。這樣也就必然導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行的復(fù)雜性和故障的高幾率。

    其次，在軟件上，非一體化系統(tǒng)必然導(dǎo)致邏輯程序的多樣性。也就是說用來編寫邏輯程序的軟件必然不同，每個系統(tǒng)都需要有專人熟悉其程序操作和程序內(nèi)容。非一體化系統(tǒng)還可能導(dǎo)致組態(tài)軟件的不一致性，可能導(dǎo)致更大的維護(hù)工作量。

    最后，非一體化系統(tǒng)將導(dǎo)致電廠需要為每個不同的控制系統(tǒng)培訓(xùn)出一套運(yùn)行維護(hù)人員。相反，如果使用DCS一體化控制模式：

    （1）全廠的控制系統(tǒng)硬件基本一致，備品備件數(shù)量和種類將大為減少，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定，減少故障發(fā)生率。

    （2）在培訓(xùn)運(yùn)行、維護(hù)人員時，所需培訓(xùn)的硬件、軟件種類單一。這些人員可以一起，也可以通過技術(shù)骨干熟悉系統(tǒng)的硬件和軟件。不同系統(tǒng)的運(yùn)行人員可以將主要精力投入對系統(tǒng)的了解和控制中。而全廠維護(hù)人員的工作量將得到簡化。

    （3）提高系統(tǒng)控制水平，節(jié)約設(shè)備投資費(fèi)用。

    以上通過對輔控系統(tǒng)一體化控制方案在投資成本、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、運(yùn)行維護(hù)等方面的比較分析，我們得出這樣的結(jié)論：在目前的技術(shù)條件和運(yùn)行環(huán)境下，采用DCS/PLC一體化控制必將在電廠建設(shè)、運(yùn)行和維護(hù)上帶來很多便利和實(shí)惠。

    2 輔控一體化的運(yùn)行管理模式

    在設(shè)備方面確定了輔控一體化控制的方案后，就要確立人員方面的管理模式。這里所說的人員主要是指輔機(jī)集控運(yùn)行人員。

    2.1 輔機(jī)集控運(yùn)行人員的編制問題

    經(jīng)過調(diào)研，筆者認(rèn)為推行輔控一體化模式，對于運(yùn)行工作主要是輔機(jī)集控運(yùn)行人員的編制問題，也就是用什么樣的人的問題，各單位反饋有三種用人方式：一是輔機(jī)集控運(yùn)行人員都使用正式員工；二是輔控室主操運(yùn)行人員采用正式員工、下面的巡操采用或部分采用外委承包單位人員；三是輔機(jī)集控運(yùn)行人員全部使用承包單位人員。

    第一種用人方式，各電廠定員將增加，優(yōu)點(diǎn)是可以選取同主控運(yùn)行人員一樣的高素質(zhì)人才。由于對正式員工十分了解，便于管理，不存在協(xié)調(diào)矛盾，可以有針對性地開展選拔、培訓(xùn)工作，但人工成本可能會增加。

    第二種用人方式，各電廠只增加部分定員，優(yōu)點(diǎn)是可以選取同主控運(yùn)行一樣高素質(zhì)人才，對于人員培訓(xùn)和選拔有利，而且人工成本增加不多；但對于輔機(jī)巡操人員的選拔和培訓(xùn)，難度將加大，同樣輔機(jī)巡操人員待遇必然提高、人工成本可能會增加，并且存在人員流失的可能性。

    同時，這里面有一個“人員混崗”的問題，即不同身份的人員在同樣崗位工作。

    第三種用人方式，一方面可以減少外圍承包單位用人數(shù)量，另一方面這些輔控人員待遇也要相應(yīng)提高，但與主控人員待遇差距的定位需要認(rèn)真考慮（也類似于人員混崗的情況）。鑒于目前外委單位人員素質(zhì)現(xiàn)狀，人員培訓(xùn)和選拔的難度很大，而且同樣存在人員流失的可能。

    人員的混崗問題，輔機(jī)系統(tǒng)集控人員若是由業(yè)主方人員承擔(dān)的話，從運(yùn)行人員的培訓(xùn)及選拔上來說難度會小一些，但是在輔機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行某些操作的時候，可能會發(fā)生輔機(jī)集控人員與外委項目部人員共同從事某項操作的情況，這與不準(zhǔn)人員混崗的規(guī)定相悖。

    2.2 輔機(jī)集控運(yùn)行人員和主機(jī)集控人員之間的關(guān)系

    筆者認(rèn)為作為新建項目，設(shè)計階段就有輔控網(wǎng)，在建設(shè)階段初期就要確立全方位的集控運(yùn)行理念（就是我們經(jīng)常說的“大集控”）。本著“大集控”的理念，建議主機(jī)以及輔助車間的運(yùn)行工作全部由主業(yè)人員操作，包括巡操人員。新建電廠一般按單元配置，所有的輔控系統(tǒng)全部集中在同一個控制室，同一運(yùn)行人員可以根據(jù)需要操作不同的系統(tǒng)或是不同專業(yè)的設(shè)備。輔控運(yùn)行人員和主機(jī)運(yùn)行人員沒有區(qū)別，要求運(yùn)行人員必須全面了解、全面掌握各類系統(tǒng)的操作。運(yùn)行人員可全面掌握與機(jī)組相關(guān)的輔助系統(tǒng)狀況，便于相互聯(lián)系，運(yùn)行人員便于與現(xiàn)場巡檢人員聯(lián)系，但對集控運(yùn)行人員要求較高，要對各類系統(tǒng)操作非常熟悉。

    2.3 人員的培訓(xùn)

    由于對集控運(yùn)行人員要求較高，前期的培訓(xùn)工作就顯得非常重要。新建項目在人員培訓(xùn)工作上，培訓(xùn)時間相對充裕，可以借鑒的外部條件較好，可以圍繞“大集控”的戰(zhàn)略目標(biāo)制定周密的培訓(xùn)計劃。但也存在一些問題，就是有著運(yùn)行經(jīng)驗的老員工嚴(yán)重缺乏，這在以后建設(shè)安裝調(diào)試直至投運(yùn)的過程中存在嚴(yán)重的隱患，另外新員工培訓(xùn)努力的方向不明確，動力不足。因此須在輪訓(xùn)后，有針對性的對新員工進(jìn)行重點(diǎn)培訓(xùn)，要讓大家知道他們以后是全能、全方位的集控運(yùn)行值班員，增加激勵機(jī)制，另外輔網(wǎng)控制的維護(hù)人員也在這些新員工中，所以要及時調(diào)整新員工的崗位，讓他們有重點(diǎn)地學(xué)習(xí)有關(guān)知識，為現(xiàn)場的建設(shè)多積累經(jīng)驗。

    2.4 推行輔控一體化模式的注意事項

    （1）在安裝調(diào)試階段集控運(yùn)行人員就要跟蹤到“水”、“煤”、“灰”、“脫硫”系統(tǒng)的各個輔控車間，實(shí)施對系統(tǒng)設(shè)備的操作(當(dāng)然這個時期電建是操作主體，運(yùn)行主要是輔助方)，熟悉各系統(tǒng)的運(yùn)行操作規(guī)程和注意事項。

    （2）建議到整體試運(yùn)階段就施行全方位的集控運(yùn)行，以便運(yùn)行人員及早適應(yīng)。

    （3）在調(diào)試初期就開始著手編制輔控運(yùn)行規(guī)程，一旦轉(zhuǎn)入全方位的集控運(yùn)行時便于運(yùn)行人員按照規(guī)程進(jìn)行操作。

    （4）對于輔控網(wǎng)的設(shè)備管理和軟件管理要求熱控維護(hù)人員做到和主機(jī)DCS系統(tǒng)一樣的管理要求，制定專門的輔控網(wǎng)DCS控制系統(tǒng)管理制度，并在輔控網(wǎng)的邏輯軟件的編程組態(tài)過程中派專人進(jìn)行跟蹤監(jiān)督，對軟件的使用要求做到和主機(jī)DCS控制系統(tǒng)一樣，防止病毒滋生在輔控網(wǎng)DCS控制系統(tǒng)中，進(jìn)而影響到主機(jī)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

    （5）輔控網(wǎng)集控室操作員站、就地操作員站應(yīng)注意權(quán)限的管理與設(shè)置，既要保證控制、監(jiān)視、報警功能的正常，又要防止過度授權(quán)導(dǎo)致的不同工藝系統(tǒng)操作員站之間的誤操。

    3 結(jié)語

    輔控一體化控制能為實(shí)現(xiàn)“大集控”理念打下非常好的基礎(chǔ)。而在實(shí)現(xiàn)“大集控”的同時也將充分體現(xiàn)輔控一體化控制的優(yōu)勢。應(yīng)該將新建火電廠輔控一體化模式放在“大集控”這樣一個戰(zhàn)略背景下來實(shí)施。同時從設(shè)備管理和人員管理等方面全方位地進(jìn)行設(shè)計規(guī)劃。這樣才能最大程度地提高全廠自動化水平，提高生產(chǎn)勞動的效率，從而更好地提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益。

    摘自《自動化博覽》2010年第四期