火電廠全廠輔機(jī)程控中的應(yīng)用

呼倫貝爾市人才流動人事考試中心 李全忠

北京信博昂自動化科技有限公司 柴景武

1.引言

隨著火電廠管理水平要求得提高，把原有的分散的輔機(jī)控制系統(tǒng)的管理模式改為了在全廠的集中控制室設(shè)全廠輔助控制系統(tǒng)實(shí)行集中監(jiān)控。[1]

2.工程內(nèi)容

海拉爾熱電廠工程建設(shè)規(guī)模：2×2OOMW空冷供熱機(jī)組，工程的三大主機(jī)廠家為：鍋爐—上海鍋爐廠；汽機(jī)—上海汽輪機(jī)廠；發(fā)電機(jī)—上海汽輪發(fā)電機(jī)廠。

工程在單元機(jī)組集中控制室設(shè)全廠輔助系統(tǒng)集中監(jiān)控點(diǎn)，設(shè)輔助系統(tǒng)操作員站，由輔助系統(tǒng)運(yùn)行人員對全廠燃料控制點(diǎn)（其中輸煤程控監(jiān)控點(diǎn)暫設(shè)運(yùn)行值班人員，但燃料點(diǎn)的全部實(shí)時數(shù)據(jù)、監(jiān)視畫面送到輔助系統(tǒng)集中監(jiān)控點(diǎn)，輔助系統(tǒng)操作員可監(jiān)視）、全廠水控制點(diǎn)（包括：鍋爐補(bǔ)給水處理、綜合水泵房、工業(yè)廢水處理、循環(huán)水加藥、生活污水處理、脫硝公用氨區(qū)系統(tǒng)）、燃油泵房、除灰、除渣、電除塵、空壓機(jī)、空調(diào)系統(tǒng)、屋頂風(fēng)機(jī)、屋頂通風(fēng)器、凝結(jié)水精處理（包括主廠房加藥及取樣系統(tǒng)）等輔助車間實(shí)行統(tǒng)一監(jiān)控。最終實(shí)現(xiàn)就地?zé)o人值班。[2，3]在各輔助系統(tǒng)監(jiān)控點(diǎn)設(shè)置的操作顯示終端等監(jiān)控設(shè)備，僅作為啟動、巡視時事故處理和調(diào)試時使用。全廠輔助系統(tǒng)留有與SIS網(wǎng)的通訊接口，將全廠輔助系統(tǒng)實(shí)時數(shù)據(jù)送SIS。[4]

3.海拉爾熱電廠全廠輔助控制系統(tǒng)方案

3臺冗余輔控網(wǎng)操作員站LCD布置在控制室中心環(huán)區(qū)域，工程師站布置在工程師室，2臺歷史服務(wù)器、1臺WEB服務(wù)器布置在電子設(shè)備間。全廠輔助車間集中監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用冗余星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，以1OOOMbps TCP/IP的光纖以太網(wǎng)作為信息傳遞和數(shù)據(jù)傳輸?shù)拿襟w，網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備選用1OOOMbps冗余以太網(wǎng)交換機(jī)，中心交換機(jī)連接操作員站、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、各控制系統(tǒng)及SIS等。所有需要通訊互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（服務(wù)器、操作員站、SIS、PLC以及控制設(shè)備的操作員站）均具有以太網(wǎng)接口，符合IEEE8O2.3協(xié)議，支持TCP/IP協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖1，采用的wanderware system platform平臺軟件清單如表1。

可編程序控制器（施耐德的PLC）成套帶有中央處理單元（CPU），電源模件，通訊模件，輸入輸出模件，存儲器，外殼，專用連接電纜及連接件和實(shí)時操作系統(tǒng)等。

4.實(shí)現(xiàn)的功能

圖1 企業(yè)信息化集成形式

表1 軟件清單如下

操作員站LCD屏幕能顯示工藝流程及測量參數(shù)，控制方式、順序運(yùn)行狀況、控制對象狀態(tài)，也能顯示成組參數(shù)。當(dāng)參數(shù)越限報警、控制對象故障或狀態(tài)變化時，以不同顏色進(jìn)行顯示。賣方按照工藝流程圖設(shè)計LCD畫面，設(shè)有足夠的幅數(shù)以保證工藝系統(tǒng)和控制對象的完整性及滿足整個系統(tǒng)的運(yùn)行和控制的需要。操作員站可以保存過程參數(shù)的歷史趨勢、記錄過程報警及操作員記錄等。操作員站的基本功能主要有：[5]

（1）監(jiān)視各工藝系統(tǒng)內(nèi)每一個模擬量和數(shù)字量；

（2）顯示過程模擬圖棒狀圖成組圖等；

（3）顯示并確認(rèn)報警；

（4）顯示操作指導(dǎo)；

（5）建立趨勢畫面并獲得趨勢信息；

（6）語音報警、報警匯總以及操作記錄等等功能；

（7）管理、打印報表（設(shè)備累計運(yùn)行時間、故障次數(shù)統(tǒng)計、歷史數(shù)據(jù)查詢、自動報表生成、如班報、日報、月報等等）；

（8）控制功能組子功能組驅(qū)動裝置；

（9）自動和手動控制方式的選擇；

（1O）調(diào)整過程設(shè)定值和偏置等；

（11）任何顯示和控制功能均能在任一操作員站上完成；

（12）調(diào)用任一畫面的操作次數(shù)不多于三次重要畫面一次調(diào)出；

（13）畫面對鍵盤操作指令的響應(yīng)時間一般畫面1秒復(fù)雜畫面2秒；

（14）所有顯示的數(shù)據(jù)每秒更新一次數(shù)據(jù)刷新時畫面不發(fā)生抖動。

運(yùn)行人員通過鍵盤鼠標(biāo)等手段發(fā)出的任何操作指令，均在小于1秒的時間內(nèi)被執(zhí)行，從運(yùn)行人員發(fā)出操作指令到被執(zhí)行完畢的確認(rèn)信息，在顯示器上反映出來的時間在2秒內(nèi)對運(yùn)行人員操作指令的執(zhí)行和確認(rèn)，不由于系統(tǒng)負(fù)載高負(fù)荷情況或使用了網(wǎng)關(guān)而被延緩。

5.全廠輔助控制系統(tǒng)中的優(yōu)越功能

（1）集成開發(fā)環(huán)境

Wonderware System Platform 提供了一個完整的開發(fā)集成環(huán)境，它不像其它系統(tǒng)的單系列開發(fā)，不但可根據(jù)系統(tǒng)的需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的合并和整理，而且也可以在系統(tǒng)開發(fā)的初期就提供了一個合并、數(shù)據(jù)共享、統(tǒng)一開發(fā)和管理的執(zhí)行平臺，從而更加方便地為系統(tǒng)的升級和擴(kuò)展奠定了堅實(shí)的基礎(chǔ)，節(jié)約了后期系統(tǒng)擴(kuò)展的經(jīng)費(fèi)。

（2）工廠設(shè)備的實(shí)際模型重復(fù)性的應(yīng)用

Wonderware System Platform完全基于組件對象模型，可以為特定的硬件設(shè)備類型開發(fā)出標(biāo)準(zhǔn)的組件，再在此標(biāo)準(zhǔn)組件的基礎(chǔ)上生成各種設(shè)備模型（模板），模板包含了設(shè)備的所有屬性，包括輸入/輸出，報警，歷史，內(nèi)在邏輯，安全性等。這樣，一個對象模型就完全描述了現(xiàn)實(shí)世界中的一種類型的設(shè)備。使用這樣的一種模型，可以在對象級別對應(yīng)用的變更進(jìn)行管理；通過建立標(biāo)準(zhǔn)的模板，在多個工程重復(fù)使用模板，實(shí)現(xiàn)了可重用性，縮短了工程開發(fā)周期。Wonderware System Platform可以用來建立工廠應(yīng)用的結(jié)構(gòu)模型，對整個工廠自動化結(jié)構(gòu)有清晰的了解。在這個工廠的應(yīng)用模型中，可以層層細(xì)化，最后到達(dá)對具體設(shè)備的配置。在模型的各個層面，包含了用設(shè)備模板建立的設(shè)備實(shí)例（具體的設(shè)備）。這樣，就可以設(shè)計和維護(hù)整個工廠的結(jié)構(gòu)，方便進(jìn)行系統(tǒng)的維護(hù)。

（3）基于對象/多用戶的開發(fā)

在系統(tǒng)的開發(fā)過程中，Wonderware Sy-stem Platform提供了基于WINDOWS 的對象的開發(fā)，并嵌入了Microsoft.NET 技術(shù)，提供了軟件對外的數(shù)據(jù)接口和大量的程序外部功能的函數(shù)庫，提升了系統(tǒng)的穩(wěn)定性、安全性、數(shù)據(jù)共享及功能擴(kuò)充，采用Microsoft Message Queue（消息隊列）進(jìn)行通信，它內(nèi)建了數(shù)據(jù)完整性檢查功能和存儲轉(zhuǎn)發(fā)能力，對于不太穩(wěn)定的通訊網(wǎng)絡(luò)也能很好地工作，從而大大縮短了項目的開發(fā)周期，加快系統(tǒng)投產(chǎn)進(jìn)程。

（4）強(qiáng)大的集成和集中的安全策略

針對工業(yè)數(shù)據(jù)的安全性，Wonderware System Platform提供了強(qiáng)大的安全數(shù)據(jù)策略，在系統(tǒng)上可以實(shí)現(xiàn)基于操作系統(tǒng)和IAS的多類別等級登錄，在數(shù)據(jù)的訪問上提供了全球安全組織基于食品和醫(yī)藥上的7種不同安全等級的加密式的數(shù)據(jù)安全，從而保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全可靠，真正做到讓信息準(zhǔn)確、有效和唯一。

（5）強(qiáng)大的數(shù)據(jù)連通性和統(tǒng)一的中控室的應(yīng)用

Wonderware System Platform提供了一個系統(tǒng)整合的平臺，可在原有系統(tǒng)的基礎(chǔ)上集成現(xiàn)有的系統(tǒng)，能夠把基于多家廠商系統(tǒng)的控制室整合到一個中控室，通過建立工廠模型/不同系統(tǒng)的模型和通訊接口的功能，把各個子系統(tǒng)模型加入到整個工廠的模型中，建立了整個工廠的應(yīng)用模型，并且采用現(xiàn)有的硬件和操作系統(tǒng)；能夠在不影響已有控制系統(tǒng)投資的前提下對其廠務(wù)進(jìn)行集成，能夠?qū)崿F(xiàn)從個人辦公室到公司級別都能對系統(tǒng)進(jìn)行訪問。

（6）靈活的部署和負(fù)載分配

靈活的部署功能，可以方便用戶去查看系統(tǒng)中每一分段分廠的數(shù)據(jù)，另外，該平臺的負(fù)載分配功能為、系統(tǒng)在后期的擴(kuò)展，及系統(tǒng)服務(wù)器工作負(fù)載量的合理分配提供了更多的靈活性和可靠性，在系統(tǒng)擴(kuò)展后，無需重新配置現(xiàn)有應(yīng)用，無需添加更為新進(jìn)的服務(wù)器，即可方便地增加新的子系統(tǒng)和功能，從而保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定，工作量合理分配應(yīng)用。

（7）遠(yuǎn)程的診斷和開發(fā)功能

Wonderware System Platform 在系統(tǒng)的診斷方面，提供了遠(yuǎn)程的診斷工具，以使用該平臺的SMC 系統(tǒng)遠(yuǎn)程診斷的平臺去診斷系統(tǒng)數(shù)據(jù)網(wǎng)內(nèi)的任何一臺機(jī)器的工作狀況及錯誤查詢分析，并能把這些錯誤轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)的報警在工作站前端顯示，從而，可以較為快速的去處理和查看問題。提高了系統(tǒng)的運(yùn)行機(jī)制。

（8）高可靠冗余的架構(gòu)

為了保證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)完整性，Wonder-ware System Platform為各體統(tǒng)提供了3X2 的交叉式的系統(tǒng)冗余解決方案

·可基于AppEngine 的冗余

·可基于網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的冗余

·可基于DIObject 的冗余

6.結(jié)束語

使用美國Wonderware System Platform平臺軟件在海拉爾熱電廠2*2OO MW空冷供熱機(jī)組全廠輔機(jī)程控中的成功應(yīng)用，提高了海拉爾熱電廠的安全和信息化管理水平，實(shí)現(xiàn)了減員增效。同時Wonderware System Platform平臺軟件在火電廠全廠輔機(jī)程控應(yīng)用開發(fā)中的優(yōu)勢得到了用戶和工程單位的肯定。該項目的成功實(shí)施，對行業(yè)中的空冷供熱機(jī)組的全廠輔機(jī)程控的設(shè)計具有一定的指導(dǎo)意義。

[1]李蔚,盛德仁,陳堅紅.火電廠SIS系統(tǒng)中實(shí)時數(shù)據(jù)庫平臺的選擇[J].中國電機(jī)工程學(xué)報,2003,12.

[2]國志宏,王堃,王強(qiáng).火電廠SIS系統(tǒng)中實(shí)時數(shù)據(jù)庫的研究和應(yīng)用[J].電力信息化,2004,05.

[3]梁艷明,孫立明,賀晉衛(wèi).火電廠SIS中在線性能計算與分析的應(yīng)用[J].中國電力,2005,01.

[4]白玉峰,余廷芳.火電廠SIS及其體系結(jié)構(gòu)的分析[J].黑龍江電力,2006,05.

[5]李政林,張根保,吳鴻.基于SIS的火電廠實(shí)時負(fù)荷優(yōu)化分配的研究[J].現(xiàn)代電力,2004,01.