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圖1  網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)配置圖

    2.1.1控制層

    控制層為PLC控制網(wǎng)絡(luò),控制網(wǎng)絡(luò)是一種高速確定性的網(wǎng)絡(luò)，用于對(duì)時(shí)間有苛刻要求的應(yīng)用場合的信息傳輸，它為對(duì)等通訊提高了實(shí)時(shí)的控制和報(bào)文傳送服務(wù)。它具備一個(gè)獨(dú)有的預(yù)定連接，允許用戶以預(yù)定速率重復(fù)的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，這就是請(qǐng)求信息包間隔（RPI）,就是說通過設(shè)定可以重復(fù)的以指定的間隔時(shí)間從I/O模塊上接收數(shù)據(jù)(必須使用RSNetWorx去激活所有的預(yù)定連接)。

    2.1.2網(wǎng)絡(luò)層

    網(wǎng)絡(luò)層為工業(yè)以太網(wǎng), 工業(yè)以太網(wǎng)是一種帶有沖突檢測的多點(diǎn)數(shù)據(jù)通訊方法(CSMA/CD)，使用國際標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議。寧海電廠4×600MW機(jī)組BOP系統(tǒng)采用冗余工業(yè)以太網(wǎng)來完成中央控制站和現(xiàn)場控制站之間的數(shù)據(jù)傳遞，在四機(jī)一控室布置有兩臺(tái)赫斯曼MICE3124中心交換機(jī)，網(wǎng)絡(luò)的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為冗余星型以太網(wǎng)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中某一段光纜線路出現(xiàn)故障時(shí)，網(wǎng)絡(luò)能夠自動(dòng)重新配置并繼續(xù)通訊，其重構(gòu)時(shí)間小于500ms，同時(shí)在此過程中不會(huì)造成數(shù)據(jù)的丟失或數(shù)據(jù)的變化。與就地控制子系統(tǒng)分支交換機(jī)通過光纖連接，與本地工程師站、操作員站以及服務(wù)器通過雙絞線連接，利用工業(yè)以太網(wǎng)，可以充分的利用系統(tǒng)資源，數(shù)據(jù)的傳送可以暢通無阻，并可以方便地進(jìn)行連接和擴(kuò)充 。全廠輔助車間網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)配置如圖1所示。

    2.1.3管理層為SIS系統(tǒng)

    SIS(Supervisory Information System)系統(tǒng)通過光纖接入輔控以太網(wǎng)，通過OPC方式從輔控網(wǎng)取數(shù)據(jù)：OPC是通過FSGateway抓取InSQL實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，再由任意OPC客戶端軟件通過OPC抓取FSGatway的數(shù)據(jù)。這樣通過SIS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了全廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)在IT的實(shí)時(shí)顯示。

    2.2 硬件配置

    在四機(jī)一控集控室里有三臺(tái)服務(wù)器、一臺(tái)工程師站、五臺(tái)操作員站以及大屏操作員站；三臺(tái)服務(wù)器中有二臺(tái)作為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器，在這兩臺(tái)服務(wù)器中均安裝有IDAS軟件，它們作為下位機(jī)PLC與上位機(jī)工程師站、操作員站、大屏操作員站以及歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通道，互相冗余備用；另一臺(tái)作為歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器，安裝有InSQL工業(yè)數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)通過該服務(wù)器讀取輔網(wǎng)所有系統(tǒng)的有用數(shù)據(jù)，它通過IDAS來讀取PLC數(shù)據(jù),同時(shí)歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器作為輔網(wǎng)的時(shí)鐘服務(wù)器，接收來自GPS時(shí)鐘源的時(shí)鐘信號(hào)，使輔網(wǎng)的所有計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘均能同步。工程師站安裝有InTouch開發(fā)版、PLC編程軟件以及網(wǎng)管軟件，可以通過工程師站進(jìn)行系統(tǒng)畫面編輯，PLC編程以及網(wǎng)絡(luò)的管理；在操作員站及大屏計(jì)算機(jī)中安裝有InTouch運(yùn)行版，可以通過他們監(jiān)控全廠所有輔控子系統(tǒng)。
整個(gè)系統(tǒng)配置兩臺(tái)工業(yè)級(jí)進(jìn)口光纖主交換機(jī),設(shè)備布置在主控室邊上的工程師站小間，在各輔助車間配置冗余的工業(yè)級(jí)分支交換機(jī)。所有交換機(jī)的接口有20%裕量。分支交換機(jī)布置于各PLC系統(tǒng)的本地機(jī)柜內(nèi)，并由各PLC系統(tǒng)負(fù)責(zé)供電。主交換機(jī)端口數(shù)量為: RJ45 口16個(gè),ST光纖口12個(gè),與外圍端口的聯(lián)接全部用冗余超五類線和多模光纖聯(lián)接，具體分配如下：PLC到分支交換機(jī)采用雙絞線；分支交換機(jī)到主交換機(jī)采用光纖；服務(wù)器，操作員站（工程師站）到主交換機(jī)采用雙絞線；BOP系統(tǒng)再通過交換機(jī)接入全廠MIS系統(tǒng)。

    每個(gè)操作站都配有冗余的10M/100M EtherNet網(wǎng)卡，通過交換機(jī)分別與冗余的EtherNet通訊總線相連，因此每個(gè)CRT操作站都是冗余通訊總線上的一個(gè)站。BOP網(wǎng)操作員站和各系統(tǒng)監(jiān)控站采取互鎖措施，確保只能接受一處操作員站發(fā)出的操作指令。操作員站運(yùn)行監(jiān)視具有數(shù)據(jù)采集、液晶顯示器畫面顯示、參數(shù)處理、越限報(bào)警、制表打印以及各系統(tǒng)PLC參數(shù)設(shè)置、設(shè)備監(jiān)控、控制邏輯的修改、系統(tǒng)的調(diào)試等功能。對(duì)控制系統(tǒng)的組態(tài)不影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

    整個(gè)BOP系統(tǒng)均采用羅克韋爾自動(dòng)化公司的ControlLogix 1756系列產(chǎn)品，PLC控制系統(tǒng)采用雙機(jī)熱備模式，底層網(wǎng)絡(luò)通過ControlNet 網(wǎng)通訊模塊的冗余功能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信熱備，下位機(jī)之間數(shù)據(jù)通訊交換速度最快為5Mbps，上位機(jī)與主站之間采用以太網(wǎng)通訊模塊雙備用連接，通訊速度能達(dá)到100Mbps。熱備冗余模塊之間采用光纖通訊，且每個(gè)機(jī)柜內(nèi)不同類型的I/O模塊都留有備用點(diǎn)，每個(gè)柜內(nèi)的模塊槽架都有模塊的擴(kuò)展接口。

    2.3 軟件配置

    軟件部分主要由監(jiān)控軟件、編程軟件以及實(shí)時(shí)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫組成，它們分別實(shí)現(xiàn)全廠輔助車間網(wǎng)絡(luò)上位機(jī)的監(jiān)控、各車間PLC邏輯控制功能以及系統(tǒng)內(nèi)部、外部的數(shù)據(jù)接口。監(jiān)控軟件和數(shù)據(jù)庫軟件采用InTouch9.0、Industrial SQL Server（25000 tag）。監(jiān)控軟件基于簡體中文版WINDOWS 2000 Professional sp3中文版環(huán)境下運(yùn)行，使系統(tǒng)既有較好的運(yùn)行實(shí)時(shí)性，又有良好的開放性。所有設(shè)備的代號(hào)和測點(diǎn)編號(hào)采用KKS編碼。編程軟件選用RS-LOGIX-5000，使所有輔機(jī)PLC控制系統(tǒng)可離線又可在線進(jìn)行組態(tài)。另外，還選用Wonderware公司的FactorySuite　A2工廠套件軟件，用于歷史數(shù)據(jù)處理和配置事件，以便對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行診斷和分析。

    2.4 電源配置

    配有2路交流220V±10％，50Hz±1Hz的電源至輔助車間電源柜，2路電源通過電路設(shè)計(jì)自動(dòng)切換。切換后的電源送至兩臺(tái)主交換機(jī)、UPS和打印機(jī)、2#-6#操作員站、大屏幕。UPS回路包括整流器、48V電池組和并聯(lián)逆變電源系統(tǒng)，實(shí)際上實(shí)現(xiàn)了三路冗余：市電、電池組、整流器輸出。逆變系統(tǒng)是將48V直流電壓通過高頻功率變換產(chǎn)生高品質(zhì)的交流電，再通過交流電供給負(fù)載。一旦逆變系統(tǒng)出現(xiàn)過載或故障時(shí)，通過靜態(tài)旁路可以不間斷的將負(fù)載切換到旁路去走市電，一旦恢復(fù)正常還可以不間斷的切換回逆變系統(tǒng)。

3 輔控網(wǎng)子系統(tǒng)

    寧海電廠一期工程（4×600MW）輔助車間控制系統(tǒng)（BOP）覆蓋了水、煤、灰等共13個(gè)輔助車間子系統(tǒng)的監(jiān)控，各子系統(tǒng)I/O點(diǎn)合計(jì)11150點(diǎn)，輔控網(wǎng)各子系統(tǒng)I/O點(diǎn)統(tǒng)計(jì)見表1，各子系統(tǒng)與四機(jī)一控室的網(wǎng)絡(luò)布線距離合計(jì)7100點(diǎn)，見表2。輔控網(wǎng)子系統(tǒng)各子系統(tǒng)包括：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、工業(yè)廢水、工業(yè)水、生活水、消防水等）、輸煤系統(tǒng)（燃料）、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)（包括鍋爐取樣、加藥系統(tǒng)）、飛灰系統(tǒng)、飛灰分選系統(tǒng)、灰?guī)靺^(qū)渣水系統(tǒng)、渣水及煤水處理系統(tǒng)、循環(huán)水加藥系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)等。

表1   輔控網(wǎng)各子系統(tǒng)I/O點(diǎn)統(tǒng)計(jì)表
                               

表2   各子系統(tǒng)與四機(jī)一控室的網(wǎng)絡(luò)布線距離
                                 

    由于整個(gè)一期工程緊迫，在水、煤、灰設(shè)置三個(gè)監(jiān)控點(diǎn)外，為在系統(tǒng)調(diào)試和啟動(dòng)初期方便運(yùn)行操作，在各電子設(shè)備間還設(shè)立了渣水煤水控制系統(tǒng)和飛灰分選系統(tǒng)、凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)、制氫站控制系統(tǒng)、循環(huán)水加藥控制系統(tǒng)四個(gè)輔助監(jiān)控點(diǎn)。

4 網(wǎng)絡(luò)中出現(xiàn)的主要問題及解決辦法

    輔控網(wǎng)系統(tǒng)調(diào)試、運(yùn)行過程中，曾出現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)刷新慢的問題，經(jīng)仔細(xì)分析查找，我們發(fā)現(xiàn)FSGateway的Server端與Client端的通信方式為DCOM，數(shù)據(jù)刷新慢的原因正是DCOM的通信速率低引起的，如果分別裝在兩臺(tái)機(jī)器上，網(wǎng)絡(luò)的速度將會(huì)得到改善。

    據(jù)上分析，我們將FSGateway的Server端與Client端，都移至SIS接口機(jī)上；同時(shí)為了合理安排系統(tǒng)資源，還將幾個(gè)較大的系統(tǒng)如鍋爐補(bǔ)給水及水務(wù)管理系統(tǒng)、輸煤程控的PLC參數(shù)作了適當(dāng)?shù)膬?yōu)化調(diào)整，經(jīng)此調(diào)整后，網(wǎng)絡(luò)得到了明顯改觀，各系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性得到保證，至目前為止系統(tǒng)一直穩(wěn)定運(yùn)行。

5 結(jié)束語

    國華寧海電廠一期工程（4×600MW）輔助車間實(shí)現(xiàn)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集中控制，提高了輔助車間運(yùn)行與管理水平，為減少運(yùn)行和維護(hù)人員創(chuàng)造了條件，同時(shí)提高了電廠運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。據(jù)了解一期輔助車間達(dá)到的自動(dòng)控制水平，不僅在國內(nèi)而且國際上均處于非常先進(jìn)的水平，主要表現(xiàn)為： 

    （1）提升了全廠運(yùn)行管理水平
 
    ● 值長在控制室可以方便地了解和協(xié)調(diào)處理機(jī)組和全廠輔助車間的運(yùn)行。
 
    ● 提升全廠輔助車間主輔值班人員的地位和責(zé)任，輔助系統(tǒng)受到應(yīng)有重視。
 
    ● 在全廠IT系統(tǒng)上，能很好地監(jiān)視、了解全廠輔助車間的運(yùn)行狀況，為全面提升電廠綜合自動(dòng)化打下良好的基礎(chǔ)。

    （2）節(jié)約運(yùn)行管理費(fèi)用

    可以為全廠輔控（不包括輸煤系統(tǒng)）僅設(shè)主值班員1人、副值班員2人，及相應(yīng)的巡檢操作員和備員，可以比常規(guī)減員30%，為節(jié)約大量的勞動(dòng)力成本創(chuàng)造了條件。另外，由于整個(gè)輔控網(wǎng)系統(tǒng)的硬件和軟件的統(tǒng)一，減少了庫存?zhèn)淦穫浼叭粘９芾砭S護(hù)費(fèi)用。

    （3）減少基建費(fèi)用

    由于取消了很多就地控制室，減少了建造和裝修費(fèi)，減少就地辦公設(shè)施及操作員站的配置，從而降低了基建費(fèi)用。