火电厂辅助车间控制系统设计

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 火电厂辅助车间控制系统设计 摘要 本文论述了电厂辅助车间 的工艺现状，以及其监控发展的现状， 介绍了火电厂辅助车间控制系统的设计 原则，需达到的自动化水准。针对辅助 车间控制系统的工艺流程，分析了可 PLC 和上位机相结合设计方案中的联网 方案、分散控制系统方案，从过程控制 性能、工程效益，确立了以现场总线为 底层通讯媒介，DCS 为基础的应用方案 是辅助车间控制系统的最佳设计方案。 中国论文网 /8/view-12875972.htm 关键词 火电厂；辅助车间；集 中控制；PLC 中图分类号 TM6 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2012 ）69-0129- -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 02 0 引言 如今的火电机组通常采用的是分 散式集中型控制系统（DCS）技术，使 得系统中的各个设备可以进行一体化的 控制，在值班模式下基本实现了工作人 员对整个系统的运行信息进行监控。分 散式集中控制技术保障了发电机组主机 系统的安全经济运行。但是，相反的， 辅助车间监控能力与其相比，监控能力 则大大折扣，智能化自动化水平低。现 在电厂在减员的同时又能提高发电效率 的大环境之下，完成在辅助车间不安置 或只安置较少的值班人员，又能提高安 全性和效率，所以对辅助车间进行监控 网络化和集中控制意义重大。目前在国 内，一些电厂已经实现了按水、煤、灰 工艺过程划分的车间级控制。 1 火电厂辅助车间控制系统的设 计原则 大型火电厂辅助车间约包括 40 多个系统工艺设备，且这些系统工艺设 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 备分布位置相对分散，在系统运行时， 这些系统都是独立运行互不干扰，但同 时又要求这些系统与主系统的管理和运 行要步调相同，互相协调运行。 辅助车间工艺流程复杂，在设计 时首先要考虑到辅助车间的复杂性，然 后要制定好在运行时系统的可靠实时性 策略，最后设计好的辅助车间控制系统 要完全服从于主线控制系统，以此来实 现辅助车间的车间级控制，例如：按水、 煤、灰划分的车间级控制。设计思路确 定后，要把火电厂辅助车间集中为 1 个 控制点，这样不仅可以满足只需少量工 作人员便可监控，而且可以减少能源损 耗、提高发电效率，达到辅助车间智能 自动化控制目的。在地理分布上，辅助 车间系统相对距离较远，且设备类型繁 多复杂，容易出现机械转动故障、传感 器信号传输故障等现象，有一些如煤、 灰、水样分析等分析项目只能通过人工 去操作，不能进行在线监控。考虑到辅 助车间运行的安全性，在建立控制系统 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 时，要在问题频发处建立系统冗余，当 一条控制线路或传感器出现故障，则迅 速切换至备用控制线路系统。备用的线 路系统具有和主运行监控系统功能类似， 一般不会启用。 2 电厂辅助车间控制系统的需达 到的自动化水准 电厂辅助车间控制系统要达到多 级监控， ，如图 1 所示，如管理级、车 间级、现场级，为了电厂辅助车间系统 的安全性能和预防操作混乱，该系统需 要设立用户权限系统，方便相应的人员 操作，对于不同级别权限的工作人员， 高优先级操作监控时，低优先级暂时锁 闭。管理级可集中监控整个系统的运行 信息，达到少人高效的要求，即实现了 辅助车间级集中监控，实现了监视系统 网络化。现场级工程师的权限只能作出 相应系统设备的监控和重要参数设置。 图 1 电厂辅助车间控制系统构架 3 火电厂辅助车间控制系统设计 分散的控制系统由核心控制器 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 PLC 加上相应的上位 PC 机监控，这种 控制系统的设计方案在相当一段时间应 用在电厂辅助车间控制系统的设计中， 可见其重要地位。此控制系统设计方案 能够满足电厂辅助车间的设备分散的特 点，且能够将各种控制器连接起来构成 监控网络，这些分散的监控对象主要包 括输煤信息、除渣除灰、化学水、燃油 泵房、循环水、废水、凝结水等，如图 1 所示，处理这些对象的相关设备都配 有监控器，以便于相关工作人员控制和 监测运行信息。电厂辅助车间的大部分 系统并不是持续运行的，而是间歇性的。 整个辅助控制系统的控制核心为各个开 关量的控制。 PLC 和上位 PC 机的结合能够充 分发挥电厂辅助车间集中控制车间工艺 系统中的良好控制性能的优点，而且可 以适时的减少控制点，提高自动化程度， 减少投资，降低运行成本，带来巨大效 益。PLC 加上位 PC 机的电厂辅助车间 实现控制集中化，首先必须将各个独立 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 的现场设备系统网络融合到一起，形成 车间级控制网络，然后将各个车间级控 制网络集合到一起便整合成一个集中控 制的管理级网络。通常有 2 中组网模型 来构建车间级监控网络： 1）用专用的通信媒介实现 PLC 与 PLC 主站之间的网络通讯，并实现 PLC 与上位 PC 机的通讯：在车间级控 制网络中，当核心控制器 PLC 型号一 样的时候，采用可靠成熟且有硬件和软 件支持的 PLC 专用通讯网络组网，这 种网络具有实时有效的信息传递的优点； 当核心控制器 PLC 型号不一样的时候， 则会使得组网的过程变得复杂。这种网 络架构可以完成车间级控制网络和整个 管理级网络的功能，现场级的通讯媒介 组成的通信网络通过路由连接上层控制 网络，这两种通讯网络是隔离开的，在 运行的过程中不会发生信息干扰和，保 障了整个通讯网络的安全性能；2）用 统一的网络形式实现系统通信，例如以 太网：操作员站、工程师站以及企业级 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 站使用的监控系统都为高性能且运行可 靠的计算机，所以实现计算机与计算机 之间通讯的媒介主要是以太网，以太网 是目前建立计算机网络常选用的通讯媒 介。现场级的各个控制设备系统核心 PLC 和 PLC 之间也采用以太网连接， 这种连接的优点是具有标准化的网络， 即使是类型不同的 PLC 也能使之互相 联网且通讯实时性高传输速率快，同时 用这种方案连接网络时，具有通用的软 件和硬件支持。以太网的最新发展中采 用了全双工通讯，交换技术，VlAN 技 术 IGMP 技术，端口优先级技术等网络 技术，使其具有超高实时性的可靠性的 计算机网络。为保证网络的实时性和可 靠性， 辅助车间控制系统采用联网的 工业以太网保证了整个系统的可靠性和 实时性，系统采用了 C/S 和 B/S 两种架 构，根据电厂情况合理分配好两种网络 架构，如操作员总控制站和工程师站要 采用 C/S 架构的客户端，而作为像管理 级的决策者只需要通过 WEB 浏览器了 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 解工况信息的则采用 B/S 架构的客户端。 操作站 PC 机上安装的组态软件要采用 与所有 PLC 和网络设备兼容性好、安 全且支持冗余，同时可以记录电厂运行 数据建立实时数据库和历史数据库，如 iFix，WinCC 等。 4 结论 火电厂辅助车间控制系统革新了 自动化系统的设计风格，通过清晰明朗 的界面合理操作，严格控制了企业实施 这一系统的运营成本和资源投入。Web 网络的应用，使组态软件实现了范围内 的实时在线监控，成为了企业决策者和 生产过程的纽带，扩展了系统功能，优 化了系统结构。不仅如此，在国内电站 电厂辅