鲁北电厂辅助车间集中控制系统解说

鲁北电厂辅助车间集中控制系统解说

孟子龙

孟子龙（大唐鲁北发电有限责任公司山东滨州251909）

【摘要】目前，大型火电厂的辅助系统建立辅控网已经成为必然趋势。以往各辅助系统多采用可编程逻辑控制器(PLC)或集散控制系统（DCS）与上位机相结合的监控模式，有各自的控制室和生产运行人员。这种传统的、分散型的监控模式，造成设备和人员的重复配置，不利于集中管理和提高劳动生产率，而随着电力体制改革的深入，各发电厂商之间竞争的核心就是降低发电成本和提高劳动生产率；与此同时，辅助系统与电厂生产过程密切相关，它们的有效运行是保证机组稳发满发的重要条件。因此，如何可靠、有效地对辅助系统进行监控十分重要。随着发电厂控制领域自动化水平的不断提高、工业计算机网络通讯技术的不断进步，有效解决辅助系统的集中控制已成为可能。利用先进的计算机技术、网络技术，将相互独立的各个辅助系统实现集中监控或相对集中监控，实现辅助控制系统无人值班化或少人值班，不仅可以提高辅助系统的控制水平，减少设备故障率，而且可以大量减少运行、维护人员，大幅度提高劳动生产率，也是电厂消除自动化"孤岛"现象，实现管控一体化的前提和基础。

【关键词】集中控制系统

中图分类号：Ｇ71文献标识码：Ａ文章编号：ISSN1004-1621（2013）08-011-02

鲁北电厂2×330MW机组，其主要辅助系统有：凝结水精处理系统、化水系统、输煤系统、输灰系统、电除尘系统、脱硫系统，捞渣机系统等。本厂各辅控网系统整体比较落后，相对独立，且使用PLC(DCS)品牌较多，其中，凝结水精处理系统（施耐德PLC）、化水系统（新华DCS）、输煤系统（新华DCS）、电除尘系统（施耐德PLC、西门子PLC、昆仑通泰触摸屏）、脱硫系统（中控DCS）、捞渣机系统（施耐德PLC）。

目前的控制结构存在着：控制分散，运行人员多，信息相对封闭，生产调度困难，手动系统操作监视困难等诸多弊病。现在迫切需要建设辅控网集中控制中心，接入各分散子系统，分散控制,统一管理，减员增效。

一、方案综述

综合鲁北电厂的改造要求以及各辅助系统的设备现状，建立辅控网控制中心。

系统采用星型网络结构，其点容量、接口都留有很大的备用空间，以方便后期接入其它子系统。同时，为方便以后可能建设的全厂辅控网，辅控中心还可以作为全厂辅控网的一个运行节点，其硬件配置、软件组态都兼顾全厂辅控网系统来配置，达到以后接入全厂辅控网无需额外追加投资的目地。

其改造接入子系统包括：凝结水精处理系统、化水系统、输煤系统、输灰系统、电除尘系统、脱硫系统，捞渣机系统等。在全厂辅控网建设中，可以采用星型以太网，把各个分散的分系统一同接入全厂辅控中心。主控室：配置服务器、工程师站、操作员站、打印机、网络设备等。主控室将各分系统接入各辅控子系统，完成系统监视、操作、管理等功能，是辅控系统值班员值班操作的地方。

二、控制中心方案配置

辅控网中心配置2台服务器、1台工程师站（兼操作员站）、5台操作员站。建立冗余工业以太网，采用星型网络结构，以双绞线、光纤为传输介质，将所有辅控车间各子系统全部纳入集中控制室，实现对辅控网各子系统的远程集中控制。

1.系统网络图

全厂辅控网方案示意图

（1）改造接入系统：包括凝结水精处理系统、化水系统、输煤系统、输灰系统、电除尘系统、脱硫系统，捞渣机系统等，这些系统已经有可编程控制系统（PLC）或集散控制系统（DCS），只需要增加通讯接口设备，通过以太网接入辅控中心。

（2）备用接口：系统软硬件都预留有备用接口，用于后期系统扩展使用。

（3）与第三方通讯：系统可以在任意一台计算机上配置网关（也可以单独配置网关站），向第三方系统SIS单向传送数据。

2.设计方案

电厂辅助系统有：凝结水精处理系统、化水系统、输煤系统、输灰系统、电除尘系统、脱硫系统，捞渣机系统等。本厂各辅控网系统整体比较落后，相对独立，且使用PLC(DCS)品牌较多，其中，凝结水精处理系统（施耐德PLC）、化水系统（新华DCS）、输煤系统新华DCS）、电除尘系统（施耐德PLC、西门子PLC、昆仑通泰触摸屏）、脱硫系统（中控DCS）、捞渣机系统（施耐德PLC）。

现有各辅控车间的系统都有着不同的问题，有些老的系统的模块已经停产，有的系统程序已经混乱，并且有的系统仍采用单网络通讯，系统的稳定性和性能远没有达到现在电厂的自动化水平。

根据现有情况，提出如下改造方案：

（1）凝结水精处理系统

现有系统使用施耐德43412CPU系统，单以太网通讯，系统总点数大概700点。现有系统使用施耐德43412CPU系统，单以太网通讯。下位使用CONCEPT2.6软件，上位使用FIX4.0组态软件。

1)更换交换机：由于现场交换机通讯接口不足，需要更新现场交换机，增加2套16口交换机，2)满足接入辅控中心的要求，实现在辅控中心中心的操作和监视。

3)增加光电转换器：现场需要增加2对光电转换器，实现现场交换机和辅控中心交换机的通讯，实现在辅控中心中心的操作和监视。

（2）化学水给水系统

化水系统在厂区最东侧，离主厂房约800米，中间隔有已停产的老机组厂房。系统包含预处理、反渗透、离子交换等水处理工艺。现有系统为新华DCS系统，总点数大概1500点。系统使用新华系统，软件版本为XDPSNetWinV6.0SP1，2对DPU。

1）改造就地监控中心：新增2套上位监控计算机替换现在计算机，并新增2套通讯交换机。

2）改造程序控制系统：程控系统选用分布式控制系统，配置5对冗余式控制器，5面控制柜和1面电源柜。以冗余以太网通讯模式，光纤网络传输介质接入辅控中心。实现锅炉补给水系统的程序控制，实现在辅控中心中心的操作和监视。

（3）输煤系统

输煤系统，在厂区北边，离主厂房约500米。现有系统采用新华DCS，软件版本为XDPSNetWinV6.0SP1，总点数大概1400点。输煤系统，在厂区北边，离主厂房约500米。2对DPU，2台计算机。双以太网通讯，3面屏柜。

1)改造就地监控中心：新增2套上位监控计算机替换现在计算机，并新增2套通讯交换机。

2)改造程序控制系统：分布式控制系统，配置3对冗余式控制器，3面控制柜和1面电源柜。以冗余以太网通讯模式，光纤网络传输介质接入辅控中心。实现输煤系统的程序控制，实现在辅控中心中心的操作和监视。

(4)输灰系统

使用欧姆龙PLC，CPU型号为CS1D-CPU65H，双以太网。上位使用组态王6.5版本组态软件，下位使用CXP-6.1编程软件，总点数大概700点。

1）改造就地监控中心：新增2套上位监控计算机替换现在计算机，并新增2套通讯交换机。

2）改造程序控制系统：程控系统选用分布式控制系统，配置2对冗余式控制器，2面控制柜和1面电源柜。以冗余以太网通讯模式，光纤网络传输介质接入辅控中心。实现输灰系统的程序控制，实现在辅控中心中心的操作和监视。

（5）除尘系统

电除尘分为2套，每台机1套，每套含以下配置：

1套施耐德PLC，CPU型号为11302，以太网通讯；2台S7-200PLC，以太网通讯；2台昆仑通泰触摸屏TPC7062K，下挂电气装置，对上位为以太网通讯。上位使用FIX3.5Z组态软件，施耐德下位使用CONCEPT2.6编程软件。

增加光电转换器：现场需要增加2对光电转换器，实现现场交换机和辅控中心交换机的通讯，实现在辅控中心中心的操作和监视。

（6）脱硫系统

使用浙大中控系统，2台计算机，2对DPU，型号为XP243X，使用Advantrol-Pro(V2.65)版本软件，总点数大概1200点。使用浙大中控系统，2台计算机，2对DPU，型号为XP243X，使用Advantrol-Pro(V2.65)版本软件。

增加光电转换器：现场需要增加2对光电转换器，实现现场交换机和辅控中心交换机的通讯，实现在辅控中心中心的操作和监视。

1）改造就地监控中心：新增2套上位监控计算机替换现在计算机，并新增2套通讯交换机。

2）改造程序控制系统：程控系统选用分布式控制系统，以冗余以太网通讯模式，光纤网络传输介质接入辅控中心。实现脱硫系统的程序控制，实现在辅控中心中心的操作和监视。

（7）捞渣机系统

就地屏柜上控制系统，施耐德Telemecanique型号微型PLC。

光电转换器、以太网模块和交换机：实现现场交换机和辅控中心交换机的通讯，实现在辅控中心中心的操作和监视

三、结论：

提高辅助系统自动化水平，保障发电机组主控系统更加安全可靠运行，为优化辅助系统经济运行方式，辅控系统集中控制技术方案：

目标一：建立全厂辅控网监控中心，对鲁北电厂的所有辅助子系统进行集中监控。

目标二：在建立全厂辅控网监控中心的基础上，更新现有陈旧的各辅控系统，建立以全DCS系统为核心的全厂辅控DCS系统。

实现辅助就地车间无人或少人值班，降低运行人员劳动强度，减少人力资源浪费，提高生产率；实现控制、管理一体化，使得资源共享、信息流通、科学调度。