火电厂全厂辅机程控中的应用

呼伦贝尔市人才流动人事考试中心 李全忠

北京信博昂自动化科技有限公司 柴景武

1.引言

随着火电厂管理水平要求得提高，把原有的分散的辅机控制系统的管理模式改为了在全厂的集中控制室设全厂辅助控制系统实行集中监控。[1]

2.工程内容

海拉尔热电厂工程建设规模：2×2OOMW空冷供热机组，工程的三大主机厂家为：锅炉—上海锅炉厂；汽机—上海汽轮机厂；发电机—上海汽轮发电机厂。

工程在单元机组集中控制室设全厂辅助系统集中监控点，设辅助系统操作员站，由辅助系统运行人员对全厂燃料控制点（其中输煤程控监控点暂设运行值班人员，但燃料点的全部实时数据、监视画面送到辅助系统集中监控点，辅助系统操作员可监视）、全厂水控制点（包括：锅炉补给水处理、综合水泵房、工业废水处理、循环水加药、生活污水处理、脱硝公用氨区系统）、燃油泵房、除灰、除渣、电除尘、空压机、空调系统、屋顶风机、屋顶通风器、凝结水精处理（包括主厂房加药及取样系统）等辅助车间实行统一监控。最终实现就地无人值班。[2，3]在各辅助系统监控点设置的操作显示终端等监控设备，仅作为启动、巡视时事故处理和调试时使用。全厂辅助系统留有与SIS网的通讯接口，将全厂辅助系统实时数据送SIS。[4]

3.海拉尔热电厂全厂辅助控制系统方案

3台冗余辅控网操作员站LCD布置在控制室中心环区域，工程师站布置在工程师室，2台历史服务器、1台WEB服务器布置在电子设备间。全厂辅助车间集中监控系统网络拓扑结构采用冗余星型网络结构，以1OOOMbps TCP/IP的光纤以太网作为信息传递和数据传输的媒体，网络连接设备选用1OOOMbps冗余以太网交换机，中心交换机连接操作员站、数据库服务器、各控制系统及SIS等。所有需要通讯互联的网络设备（服务器、操作员站、SIS、PLC以及控制设备的操作员站）均具有以太网接口，符合IEEE8O2.3协议，支持TCP/IP协议。网络结构图1，采用的wanderware system platform平台软件清单如表1。

可编程序控制器（施耐德的PLC）成套带有中央处理单元（CPU），电源模件，通讯模件，输入输出模件，存储器，外壳，专用连接电缆及连接件和实时操作系统等。

4.实现的功能

图1 企业信息化集成形式

表1 软件清单如下

操作员站LCD屏幕能显示工艺流程及测量参数，控制方式、顺序运行状况、控制对象状态，也能显示成组参数。当参数越限报警、控制对象故障或状态变化时，以不同颜色进行显示。卖方按照工艺流程图设计LCD画面，设有足够的幅数以保证工艺系统和控制对象的完整性及满足整个系统的运行和控制的需要。操作员站可以保存过程参数的历史趋势、记录过程报警及操作员记录等。操作员站的基本功能主要有：[5]

（1）监视各工艺系统内每一个模拟量和数字量；

（2）显示过程模拟图棒状图成组图等；

（3）显示并确认报警；

（4）显示操作指导；

（5）建立趋势画面并获得趋势信息；

（6）语音报警、报警汇总以及操作记录等等功能；

（7）管理、打印报表（设备累计运行时间、故障次数统计、历史数据查询、自动报表生成、如班报、日报、月报等等）；

（8）控制功能组子功能组驱动装置；

（9）自动和手动控制方式的选择；

（1O）调整过程设定值和偏置等；

（11）任何显示和控制功能均能在任一操作员站上完成；

（12）调用任一画面的操作次数不多于三次重要画面一次调出；

（13）画面对键盘操作指令的响应时间一般画面1秒复杂画面2秒；

（14）所有显示的数据每秒更新一次数据刷新时画面不发生抖动。

运行人员通过键盘鼠标等手段发出的任何操作指令，均在小于1秒的时间内被执行，从运行人员发出操作指令到被执行完毕的确认信息，在显示器上反映出来的时间在2秒内对运行人员操作指令的执行和确认，不由于系统负载高负荷情况或使用了网关而被延缓。

5.全厂辅助控制系统中的优越功能

（1）集成开发环境

Wonderware System Platform 提供了一个完整的开发集成环境，它不像其它系统的单系列开发，不但可根据系统的需要进行数据的合并和整理，而且也可以在系统开发的初期就提供了一个合并、数据共享、统一开发和管理的执行平台，从而更加方便地为系统的升级和扩展奠定了坚实的基础，节约了后期系统扩展的经费。

（2）工厂设备的实际模型重复性的应用

Wonderware System Platform完全基于组件对象模型，可以为特定的硬件设备类型开发出标准的组件，再在此标准组件的基础上生成各种设备模型（模板），模板包含了设备的所有属性，包括输入/输出，报警，历史，内在逻辑，安全性等。这样，一个对象模型就完全描述了现实世界中的一种类型的设备。使用这样的一种模型，可以在对象级别对应用的变更进行管理；通过建立标准的模板，在多个工程重复使用模板，实现了可重用性，缩短了工程开发周期。Wonderware System Platform可以用来建立工厂应用的结构模型，对整个工厂自动化结构有清晰的了解。在这个工厂的应用模型中，可以层层细化，最后到达对具体设备的配置。在模型的各个层面，包含了用设备模板建立的设备实例（具体的设备）。这样，就可以设计和维护整个工厂的结构，方便进行系统的维护。

（3）基于对象/多用户的开发

在系统的开发过程中，Wonderware Sy-stem Platform提供了基于WINDOWS 的对象的开发，并嵌入了Microsoft.NET 技术，提供了软件对外的数据接口和大量的程序外部功能的函数库，提升了系统的稳定性、安全性、数据共享及功能扩充，采用Microsoft Message Queue（消息队列）进行通信，它内建了数据完整性检查功能和存储转发能力，对于不太稳定的通讯网络也能很好地工作，从而大大缩短了项目的开发周期，加快系统投产进程。

（4）强大的集成和集中的安全策略

针对工业数据的安全性，Wonderware System Platform提供了强大的安全数据策略，在系统上可以实现基于操作系统和IAS的多类别等级登录，在数据的访问上提供了全球安全组织基于食品和医药上的7种不同安全等级的加密式的数据安全，从而保证了系统数据的安全可靠，真正做到让信息准确、有效和唯一。

（5）强大的数据连通性和统一的中控室的应用

Wonderware System Platform提供了一个系统整合的平台，可在原有系统的基础上集成现有的系统，能够把基于多家厂商系统的控制室整合到一个中控室，通过建立工厂模型/不同系统的模型和通讯接口的功能，把各个子系统模型加入到整个工厂的模型中，建立了整个工厂的应用模型，并且采用现有的硬件和操作系统；能够在不影响已有控制系统投资的前提下对其厂务进行集成，能够实现从个人办公室到公司级别都能对系统进行访问。

（6）灵活的部署和负载分配

灵活的部署功能，可以方便用户去查看系统中每一分段分厂的数据，另外，该平台的负载分配功能为、系统在后期的扩展，及系统服务器工作负载量的合理分配提供了更多的灵活性和可靠性，在系统扩展后，无需重新配置现有应用，无需添加更为新进的服务器，即可方便地增加新的子系统和功能，从而保证了系统的稳定，工作量合理分配应用。

（7）远程的诊断和开发功能

Wonderware System Platform 在系统的诊断方面，提供了远程的诊断工具，以使用该平台的SMC 系统远程诊断的平台去诊断系统数据网内的任何一台机器的工作状况及错误查询分析，并能把这些错误转换为系统的报警在工作站前端显示，从而，可以较为快速的去处理和查看问题。提高了系统的运行机制。

（8）高可靠冗余的架构

为了保证系统的数据完整性，Wonder-ware System Platform为各体统提供了3X2 的交叉式的系统冗余解决方案

·可基于AppEngine 的冗余

·可基于网络架构的冗余

·可基于DIObject 的冗余

6.结束语

使用美国Wonderware System Platform平台软件在海拉尔热电厂2*2OO MW空冷供热机组全厂辅机程控中的成功应用，提高了海拉尔热电厂的安全和信息化管理水平，实现了减员增效。同时Wonderware System Platform平台软件在火电厂全厂辅机程控应用开发中的优势得到了用户和工程单位的肯定。该项目的成功实施，对行业中的空冷供热机组的全厂辅机程控的设计具有一定的指导意义。

[1]李蔚,盛德仁,陈坚红.火电厂SIS系统中实时数据库平台的选择[J].中国电机工程学报,2003,12.

[2]国志宏,王堃,王强.火电厂SIS系统中实时数据库的研究和应用[J].电力信息化,2004,05.

[3]梁艳明,孙立明,贺晋卫.火电厂SIS中在线性能计算与分析的应用[J].中国电力,2005,01.

[4]白玉峰,余廷芳.火电厂SIS及其体系结构的分析[J].黑龙江电力,2006,05.

[5]李政林,张根保,吴鸿.基于SIS的火电厂实时负荷优化分配的研究[J].现代电力,2004,01.