1輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集中控制若干問題
　　
　　1.1覆蓋范圍
　　
　　從提高火電廠管理水平和發(fā)揮整體效益來(lái)看，將全廠輔助車間控制點(diǎn)集中為一個(gè)是zui有利的。對(duì)于新廠而言，從總體設(shè)計(jì)階段開始還是易于實(shí)現(xiàn)的，象正在建設(shè)中的寧夏石嘴山電廠擴(kuò)建正是按此全新思路設(shè)計(jì)的。但是由于各個(gè)電廠特別是一些老廠的技術(shù)水準(zhǔn)、人員素質(zhì)、設(shè)備狀況等參差不齊，要這些電廠做到全廠輔助車間聯(lián)網(wǎng)、只設(shè)一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)還是有困難的。
　　
　　大型火電廠輔助工藝子系統(tǒng)約有40多個(gè)，要實(shí)現(xiàn)輔助車間的減人增效、提高生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性、安全性和自動(dòng)化水平，首先應(yīng)著眼于那些工藝相對(duì)復(fù)雜、運(yùn)行可靠性要求高、工藝過程相近而運(yùn)行管理機(jī)構(gòu)重復(fù)的子系統(tǒng)。像化學(xué)水處理車間就包括了凈水預(yù)處理、反滲透、補(bǔ)給水處理、凝結(jié)水精處理、汽水取樣、加藥、廢水處理、凈水站、綜合泵房、循環(huán)水補(bǔ)水處理等子系統(tǒng)；除灰車間包括了爐底除渣、干灰氣力輸送、石子煤、電除塵、水力輸送、灰?guī)熨A存、灰漿泵房、脫水倉(cāng)、干灰增濕轉(zhuǎn)運(yùn)等子系統(tǒng)。在早期投運(yùn)的電廠中這些子系統(tǒng)大部分是一個(gè)子系統(tǒng)一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，形成值班人員眾多、監(jiān)控裝置繁雜、運(yùn)行管理水平低下的局面。因此，火電廠輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集中控制應(yīng)首先做到按水、灰、煤三個(gè)車間實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控與網(wǎng)絡(luò)化。對(duì)于新建電廠，在2000年示范電廠模式設(shè)計(jì)要求以及新版火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程中明確提出：“火電廠相鄰的輔助生產(chǎn)車間或性質(zhì)相近的輔助工藝系統(tǒng)宜合并控制系統(tǒng)及控制點(diǎn)，輔助車間控制點(diǎn)不宜超過三個(gè)（輸煤、除灰、化水），其余車間均按無(wú)人值班設(shè)計(jì)。”對(duì)于老廠輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集中控制的改造也應(yīng)該參照這一原則進(jìn)行為好
　　
　　1.2輔助系統(tǒng)集中控制方式
　　
　　輔助系統(tǒng)的集中控制方式有單元控制室控制和輔助車間控制室控制兩種。
　　
　　單元控制室控制又可分為下列兩種方式：一種是輔助系統(tǒng)信號(hào)接入DCS，通過DCS操作員站直接監(jiān)控輔助系統(tǒng)運(yùn)行；一種是在單元控制室另設(shè)獨(dú)立的輔助操作員站進(jìn)行監(jiān)控，輔助系統(tǒng)信號(hào)不進(jìn)入DCS。目前這兩種方式均有應(yīng)用，前者只在輔助系統(tǒng)采用DCS組成監(jiān)控系統(tǒng)時(shí)采用；后者則應(yīng)用較多。由于水、灰、煤三個(gè)系統(tǒng)的信息量都很大，I/O總量多達(dá)2000～6000點(diǎn)，CRT畫面也很多，直接接人DCS不僅經(jīng)濟(jì)上不合理，對(duì)DCS安全性也構(gòu)成威脅，加之要求管理水平與運(yùn)行人員素質(zhì)有較大的提高等原因，所以采用另設(shè)輔助系統(tǒng)操作員站的方式還是適宜的。在單元控制室設(shè)輔助系統(tǒng)操作員站還應(yīng)充分考慮到主、輔系統(tǒng)之間可能出現(xiàn)的相互干擾，在老廠改造項(xiàng)目中應(yīng)避免這一問題。
　　
　　采用輔助車間控制室控制也有兩種方式：一種是水、灰、煤車間將各自所屬子系統(tǒng)分別聯(lián)成三個(gè)獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，并通過相互獨(dú)立的三個(gè)集中控制室監(jiān)控。另一種是兩個(gè)或三個(gè)車間組成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，在一個(gè)集中控制室進(jìn)行監(jiān)控。上述兩種方式各有利弊，前者無(wú)需改變現(xiàn)有管理體制，便于管理、維護(hù)和檢修，尤其適合老廠改造。后者從理論上講可更合理利用監(jiān)控系統(tǒng)資源和大幅減人增效，但從已采用這一方式的電廠實(shí)際運(yùn)行效果來(lái)看還是有差距的。這是因?yàn)樗⒒摇⒚喝筝o助車間專業(yè)性質(zhì)差別較大、地理位置距離較遠(yuǎn)、設(shè)備冗雜、控制對(duì)象操作頻繁、現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械和傳感器故障率較高、有一些項(xiàng)目（如：煤、灰、水樣分析）尚需人工協(xié)助，無(wú)法實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)控，因此在目前傳統(tǒng)的工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)和管理模式下還難以實(shí)現(xiàn)資源的充分利用。
　　
　　無(wú)論是在單元控制室還是在輔助車間控制室集中控制，已經(jīng)過改造的電廠具有兩個(gè)共同的特點(diǎn)：一是控制點(diǎn)上位機(jī)均可與掛在網(wǎng)上各子系統(tǒng)的PLC進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)信息共享；二是保留各子系統(tǒng)原有的上位機(jī)，作為調(diào)試或集中控制點(diǎn)監(jiān)控失效時(shí)的備用手段。
　　
　　5.3網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　
　　與機(jī)爐DCS網(wǎng)絡(luò)一樣，輔助車間監(jiān)控結(jié)構(gòu)分為管理層、監(jiān)控層、控制層、I/O層。I/O層與控制層之間的網(wǎng)絡(luò)（驅(qū)動(dòng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)）由PLC廠商提供網(wǎng)絡(luò)。控制層與監(jiān)控層之間的網(wǎng)絡(luò)（控制級(jí)網(wǎng)絡(luò)）也多數(shù)采用PLC廠家的網(wǎng)絡(luò)，少數(shù)采用Ethernet等網(wǎng)絡(luò)，以保證信息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性要求。監(jiān)控層與管理層之間的網(wǎng)絡(luò)（管理級(jí)網(wǎng)絡(luò)）作為監(jiān)控系統(tǒng)的主干網(wǎng)通常選用Ethernet網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)信息量的多寡選擇100Mbps或10Mbps速率。由于每個(gè)主要輔助車間監(jiān)控對(duì)象信息量一般都超過2000點(diǎn)，而且輔助系統(tǒng)操作頻繁，信息通訊量大，采用常規(guī)共享Ethernet易造成網(wǎng)絡(luò)堵塞，因此宜采用全雙工交換式工業(yè)控制用Ethernet。
　　
　　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的選擇應(yīng)根據(jù)輔助車間集中控制的覆蓋范圍、網(wǎng)絡(luò)化是否分步實(shí)施、PLC使用型號(hào)等因素綜合考慮。如果一個(gè)輔助車間設(shè)立一個(gè)控制點(diǎn)、各子系統(tǒng)使用同一型號(hào)PLC時(shí)控制級(jí)和管理級(jí)網(wǎng)絡(luò)宜采用總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)絡(luò)施工和維護(hù)都比較方便，但為解決這種結(jié)構(gòu)形式網(wǎng)絡(luò)若發(fā)生故障會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全的問題，通常都采用冗余結(jié)構(gòu)，這對(duì)于作為主干網(wǎng)的管理級(jí)網(wǎng)絡(luò)尤為重要。當(dāng)煤、灰、水三個(gè)車間只設(shè)立一個(gè)控制點(diǎn)或各系統(tǒng)使用多種型號(hào)的PLC或網(wǎng)絡(luò)化工作分步實(shí)施時(shí)，控制級(jí)和管理級(jí)網(wǎng)絡(luò)宜采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。這是因?yàn)樾切途W(wǎng)絡(luò)易于檢測(cè)和隔離故障、易于擴(kuò)展和重新配置。由于星型結(jié)構(gòu)采用交換機(jī)技術(shù)，可以保證網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)有較高的信息交換速率，對(duì)于多輔助車間聯(lián)網(wǎng)非常適合。星型網(wǎng)絡(luò)中的主交換機(jī)（管理級(jí)）是全網(wǎng)信息中心，為保證網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)冗余設(shè)置。有條件的電廠還可冗余配置各子工藝系統(tǒng)的分支交換機(jī)（控制級(jí)）。
　　
　　網(wǎng)絡(luò)通訊介質(zhì)通常有STP（屏蔽雙絞線）、UTP（非屏蔽雙絞線）、同軸電纜、光纖。驅(qū)動(dòng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)一般用STP或同軸電纜；控制級(jí)網(wǎng)絡(luò)可用UTP、同軸電纜，也可用光纖；管理級(jí)則宜用光纖，由于光纖電纜抗*力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)、有較大的通訊帶寬，作為主干網(wǎng)通訊介質(zhì)尤為適合，通常選用多模光纖電纜。
　　
　　5.4操作系統(tǒng)與監(jiān)控軟件
　　
　　網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的操作系統(tǒng)有Windows95、Windows98、WindowsNT、Windows2000幾種。目前以使用WindowsNT的居多，該系統(tǒng)開放性強(qiáng)、能支持各種硬件平臺(tái)、支持多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、采用搶先式多任務(wù)多線程調(diào)度、具有良好的安全性和容錯(cuò)能力，特別是支持各種客戶端機(jī)并具有廣泛和成熟的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。新推出的Windows2000據(jù)介紹在擴(kuò)展性、網(wǎng)絡(luò)支持能力、性能等方面又有所提高，目前已有一些工程（如石嘴山電廠）選用，但需要積累應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。問世的WindowsXP在功能、安全性方面又有改進(jìn)。這兩種新操作系統(tǒng)將逐步取代WindowsNT。
　　
　　監(jiān)控軟件應(yīng)用得較多的有Inlution公司的FIX、iFIX軟件和Wonderware公司的Intouch軟件。此外像TA公司的AIMAX軟件、我國(guó)亞控公司的組態(tài)王軟件、210所的CFAerospace—D軟件等也有應(yīng)用。無(wú)論哪一種監(jiān)控軟件均應(yīng)滿足這樣的基本原則：即保證常規(guī)的監(jiān)控手段，提供網(wǎng)絡(luò)支撐、運(yùn)行管理等功能。對(duì)于輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化而言，就意味著選用的監(jiān)控軟件應(yīng)支持選定的操作系統(tǒng)；通過數(shù)采、制表、報(bào)警和數(shù)據(jù)庫(kù)訪問等功能支持網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控瀏覽；具有集成化的開發(fā)平臺(tái)，以集成第三方應(yīng)用程序；支持較多的硬件產(chǎn)品。
　　
　　5.5PLC選型
　　
　　表5所列的PLC產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò)支持能力和監(jiān)控性能方面都適用于輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集中控制。電廠用戶可根據(jù)自己的工程情況進(jìn)行選擇，新建電廠應(yīng)選擇同一品種PLC；老廠改造擴(kuò)展中宜盡量減少PLC的品種。在選擇PLC時(shí)，應(yīng)選擇模塊支持較廣、CPU可熱備、網(wǎng)絡(luò)可冗余、支持遠(yuǎn)程（現(xiàn)場(chǎng)）I/O的產(chǎn)品。
　　
　　5.6網(wǎng)絡(luò)化實(shí)施過程中應(yīng)注意的問題
　　
　　（1）火電廠建設(shè)廠級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）已提上日程，因此在建設(shè)輔助車間（系統(tǒng)）監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)和實(shí)施集中控制過程中，應(yīng)預(yù)留與SIS網(wǎng)絡(luò)交換信息的通訊接口。對(duì)于將輔助車間實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)已與全廠MIS聯(lián)網(wǎng)的電廠應(yīng)充分考慮網(wǎng)絡(luò)的安全性，應(yīng)設(shè)置可靠的防火墻。
　　
　　（2）對(duì)于管理水平或運(yùn)行維護(hù)人員素質(zhì)較低、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控手段不完善的電廠，宜保留控制級(jí)（車間）上位機(jī)和適量的就地維護(hù)人員，不能一味追求減少人員或無(wú)人值班。
　　
　　（3）對(duì)于網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備、集線器、交換機(jī)以及傳輸介質(zhì)應(yīng)選用網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品制造商的成熟產(chǎn)品。
　　
　　（4）應(yīng)選擇有火電廠應(yīng)用PLC經(jīng)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)與集成能力強(qiáng)、有業(yè)績(jī)、售后服務(wù)體系完善的國(guó)內(nèi)供貨商（集成商）實(shí)施工程。
　　
　　2輔助車間監(jiān)控技術(shù)改造的經(jīng)濟(jì)性和效果
　　
　　2.1投資
　　
　　輔助車間由常規(guī)分散控制改造為監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集中控制方式，由于要將所有監(jiān)控項(xiàng)目改為計(jì)算機(jī)監(jiān)控以及增加一些聯(lián)絡(luò)、聯(lián)鎖信號(hào)，因此PLC的I/O點(diǎn)要有少量增加，但因取消了常規(guī)控制表盤，由此增加的費(fèi)用可以抵消或增加不多。網(wǎng)絡(luò)化和集中控制方式增加的投資主要用在通訊網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和集中監(jiān)控上位機(jī)與外圍設(shè)備的設(shè)置。根據(jù)德州電廠（新建2×660MW機(jī)組）和益陽(yáng)電廠（新建2×300MW機(jī)組）的測(cè)算，按水、煤、灰三部分進(jìn)行集中控制，增加的投資約在100萬(wàn)元～120萬(wàn)元人民幣之間，三個(gè)車間各自網(wǎng)絡(luò)部分所需投資分別占總增加費(fèi)用的30％上下，而公用部分（如編程器、工具、組態(tài)軟件等）約占10％。嘉興電廠（2×300MW機(jī)組技術(shù)改造）原有水、灰兩個(gè)車間集中監(jiān)控方案，網(wǎng)絡(luò)及上位機(jī)部分投資預(yù)計(jì)約在130萬(wàn)元～140萬(wàn)元。由于嘉興電廠是將兩種品牌、五種型號(hào)PLC聯(lián)網(wǎng)，要增加較多網(wǎng)絡(luò)協(xié)議轉(zhuǎn)換裝置，費(fèi)用要相對(duì)多一些。此外由于網(wǎng)絡(luò)冗余配置情況、選用的網(wǎng)絡(luò)硬件、組態(tài)軟件不同，投資費(fèi)用也會(huì)不同。
　　
　　2.2效果
　　
　　輔助車間實(shí)現(xiàn)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集中控制可以減少運(yùn)行和維護(hù)人員，提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性以及管理水平。
　　
　　已實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化和集中控制的電廠都不同程度地收到了減人增效的效果。上海外高橋電廠除灰、除渣、化學(xué)水處理部分采用集中控制后，將原補(bǔ)充水、凈水、反滲透三個(gè)值班點(diǎn)合為一個(gè)，除灰、除渣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)人值班。該廠4臺(tái)300MW機(jī)組按定額標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)車間運(yùn)行人員應(yīng)定編34人，現(xiàn)僅需15人。又由于提高了加藥水平，降低了藥耗，*一項(xiàng)兩年中即可節(jié)約200多萬(wàn)元，相當(dāng)于該項(xiàng)技術(shù)改造的投資費(fèi)用。益陽(yáng)電廠進(jìn)行煤、灰、水車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化改造后，輔助車間值班點(diǎn)由改造前的16個(gè)降為4個(gè)，減員58人，每年*減少人員費(fèi)用104萬(wàn)元，輔助車間控制室面積也減少了200m2。
　　
　　3結(jié)論意見
　　
　　3.1火電廠輔助車間實(shí)現(xiàn)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集中控制可以提高輔助車間運(yùn)行與管理水平、減少運(yùn)行和維護(hù)人員，提高電廠運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集中控制是電廠實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化的基礎(chǔ)，應(yīng)加以推廣。
　　
　　3.2進(jìn)行輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)改造應(yīng)根據(jù)電廠原總體自動(dòng)化程度、管理和運(yùn)行水平、人員素質(zhì)、設(shè)備可控性等因素確定方案，宜先從水、灰、煤三個(gè)車間進(jìn)行改造。
　　
　　集中監(jiān)控點(diǎn)的多少應(yīng)根據(jù)電廠現(xiàn)行管理方式、改造施工難度等因素選定。通常輸煤系統(tǒng)宜獨(dú)立設(shè)置一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，化水與灰渣系統(tǒng)則視距離的遠(yuǎn)近分開或合并監(jiān)控點(diǎn)。水、煤、灰三部分的集中監(jiān)控點(diǎn)不宜多于三個(gè)。集中監(jiān)控點(diǎn)的位置可以設(shè)在單元控制室也可設(shè)在輔助車間控制室，但應(yīng)以不影響機(jī)組運(yùn)行、有利于管理為前提。
　　
　　3.3應(yīng)選擇有火電廠輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化工程經(jīng)驗(yàn)和PLC應(yīng)用工程業(yè)績(jī)并有良好售后服務(wù)體系的中大型專業(yè)公司作為工程供貨商。
　　
　　應(yīng)選擇*較高的生產(chǎn)廠商的品牌PLC和網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。
　　
　　3.4火電廠輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化是一項(xiàng)綜合自動(dòng)化工程，其基礎(chǔ)是每個(gè)受控子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)完善的自動(dòng)化。因此在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化改造的同時(shí)，不應(yīng)忽視各子系統(tǒng)自動(dòng)化的完善與改造。對(duì)于技術(shù)條件；成熟、資金有限的電廠宜分階段實(shí)施技術(shù)改造。
　　
　　3.5輔助車間監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)化和集中控制技術(shù)推廣應(yīng)用過程中，應(yīng)加強(qiáng)各電廠經(jīng)驗(yàn)的積累、交流和推廣，為我國(guó)火電廠推行SIS和優(yōu)化管理打好基礎(chǔ)。