耿晓峰，刘卫国

（国华浙能发电有限公司，浙江 宁海 315612）

辅助车间集中控制网在发电厂中的应用

耿晓峰，刘卫国

（国华浙能发电有限公司，浙江 宁海 315612）

介绍了辅助车间集中控制网在宁海发电厂辅助车间的应用，该网络通过采用AB公司的Control Logix 1756系列产品构成下层控制网络，再利用工业以态网来完成中央控制站和现场控制站之间的数据传递和辅助车间所有子系统的集中控制。详细介绍了编程、监控以及数据库软件的组成和整个网络的硬件配置，同时针对调试过程中出现的问题提出了解决方法。

BOP；PLC；工业以太网；冗余

辅助车间集中控制网（简称辅控网，BOP）是利用先进的计算机、通信和网络技术，将相互独立的各个辅助外围系统集中控制，实现外围控制系统少人值班或无人值班，提高外围设备控制水平，减少设备故障率，达到减员增效的目的。

目前在国内已经投入运行的大中型火力发电厂机组中，主机采用DCS控制系统，外围设备根据辅控设备的功能，按水、灰、煤3个系统设立独立的集中监控点。但随着发电厂对减员增效的要求和运行人员整体素质的提高，特别是网络技术的飞速发展，把水、灰、煤三个辅控点再进行集中，构成集中辅控网的时机已经成熟。宁海发电厂外围控制系统就是采用这种新型的综合控制技术，实现对外围设备的集中控制。

1 辅控网的网络构成

1.1 辅控网联网目的

辅控设备可编程控制器（PLC）用于就地控制，联网后则可实现远程控制。联网距离可达几千米或更远，不但大大提高了PLC的控制范围，而且通过联网后PLC间的数据交换，协调设备间的工作进行综合控制，把对设备级的控制提高到对生产线的控制，并通过数据库服务器实现全厂辅助系统的数据集中管理，通过厂级监控信息系统（SIS）实现在厂级信息管理系统（MIS）上对全厂辅助数据的实时监视。

1.2 BOP辅控网络的构成

（1）工业以太网：BOP系统采用工业以太网，完成中央控制站和现场控制站之间的数据传递。利用工业以太网，可以充分利用系统资源，数据的传送可以畅通无阻，因采用了标准的TCP/IP协议，所以可以方便地进行连接和扩充。AB公司的Control Logix系统通过Enet模块，来实现在以态网中的数据传递。

（2）PLC控制网络：是一种高速确定性的网络，用于对时间有苛刻要求的应用场合的信息传输，为对等通信提高了实时的控制和报文传送服务。具备一个独有的预定连接，允许用户以预定速率重复的发送和接收数据，这就是请求信息包间隔，通过设定可以重复的以指定的间隔时间从I/ O模块上接收数据。

2 BOP网的设备配置

2.1 网络配置

BOP网络结构采用冗余配置，物理拓扑结构为冗余星型以太网，当网络中某一段光缆线路出现故障时，网络能够自动重新配置并继续通信，其重构时间小于500 ms，同时在此过程中不会造成数据丢失或变化。网络保证各站点的信息正确传递，并满足实时控制的需要。另外，设立了车间级的操作员站，在整个网络不能正常工作时，PLC能独立工作以保证各系统车间和设备的安全。

2.2 服务器配置

整个系统配备3台系统服务器，负责从PLC读取数据，操作员站可以自动检测它们的状态，自动与在线的服务器连接，2台互为冗余服务器与PLC通信，降低了网络负荷；另一台作为历史数据库并作为网关计算机负责与SIS系统接口，通过IDAS来读取PLC数据。各个联网设备为节点，通过超5类屏蔽双绞线（STP）和多模光纤，构成2个完全相同的镜像星型网络，将所有外围设备全部集中于同一网络之中。

2.3 通信配置

PLC控制系统采用双机热备模式，底层网络通过Controlnet网通信模块的冗余功能实现网络通信热备，下位机之间数据通信交换速度最快为5 Mbps，上位机与主站之间采用以太网通信模块双备用连接，通信速度能达到100 Mbps。热备冗余模块之间采用光纤通信，且每个机柜内不同类型的I/O模块都留有备用点。

配置2台工业级进口光纤主交换机，在各辅助车间配置冗余的工业级分支交换机。所有交换机的接口有20%裕量。主交换机选用赫斯曼的MS3124-4型光纤交换机，交换机端口有16个RJ45口，12个ST光纤口，与外围端口的联接全部用冗余超五类线和多模光纤联接。

2.4 操作员站配置

BOP网设有6台CRT操作员站（其中1台作为工程师站）和2块背投式大屏幕显示器，每个操作站配有冗余的10 M/100 M以太网卡，都是冗余通信总线上的一个站。BOP网操作员站和各系统监控站采取互锁措施，确保只能接受一处操作员站发出的操作指令。操作员站运行监视具有数据采集、液晶显示器画面显示、参数处理、越限报警、制表打印以及各系统PLC参数设置、设备监控、控制逻辑的修改、系统的调试等功能。对控制系统的组态不影响系统的正常运行。

2.5 电源配置

电源系统采用两路交流220 V的电源至辅助车间电源柜，两路电源能自动切换。切换后的电源送给2台主交换机，UPS和打印机、2-6号操作员站，大屏幕电源。UPS回路包括整流器，48 V电池组和并联逆变电源系统，实现了3路冗余：市电、电池组、整流器输出。

3 软件构成

3.1 PLC编程软件

下位编程软件选用Rockwell公司的RSLogix5000下位软件，通信软件RSNetworx用作控制网的网络规划，它能自动计算出用于整个网络的带宽以及每个网络组件所使用的带宽。RSLinx用作PLC与计算机通信关联，其作用是在初始阶段对PLC进行配置，系统运行时与PLC进行数据交换。所有辅机PLC都能离线或在线进行组态。

3.2 上位软件

选用Wonderware公司的Factory Suite软件。其中，2台服务器上装有微软Windows专门给AB系列PLC产品设计的软件，软件Remote SQL Data Acquistion Server用来数据采集，以主动的方式传送到SQL服务器中；软件SQL Serve与Touch结合，供Touch来读取/传送下位机数据，只需要把配置工具指向现有的Touch配置文件，就可以在几分钟之内完成系统的配置。Dustrial-SQL Server与Touch的结合能够保证数据库的完整性，并且标记也只需要定义1次。操作员站上的Active Factory软件提供随时间的数据趋势分析，供察看历史数据和配置事件，以便对系统进行诊断和分析。

3.3 数据库软件

历史数据库服务器所用数据库软件为SQL Server。它的安装、配置、使用均不需要运用SQL的知识，基本可以免维护，并且处理速度完全能满足工业要求，对存储空间要求不高。当数据源出现问题时，会自动找到备用数据源，并把所有测点切换到备用节点上去。

4 BOP网存在的问题与解决方法

（1）辅助车间控制系统I/O点数量庞大，达到10 000点以上，且物理位置分布在发电厂的各个地方，相互之间距离远，分散度大。针对这一特点，每套PLC采用了AB公司的L55系列CPU，双机热备以保证1台CPU故障不会导致对应系统工作异常；同时连接各站之间全部使用光纤通信，解决信号衰减问题，运行至今，未发生I/O点数过多或信号衰减导致系统工作异常的情况。

（2）辅助控制系统类型各异，接口数量众多。为此在PLC选型时，对各控制子系统统一要求选用AB公司系列产品，各系统之间连接为以太网接口，保证了在相同接口、协议之间，可靠准确地进行数据传送、交换。

（3）操作员站的人机界面各异，由于各个辅助车间控制系统为不同的厂商供货，因此其操作员站的人机界面很有可能不一致，分别有FIX界面、Touch界面、组态王界面或专用界面等。为了统一人机界面的风格及操作方式，统一选用Wonderware公司的上位软件包Touch，在将各系统画面连入BOP网络中。

（4）辅助系统物理位置分散、距离远和信号易受干扰。为了解决这一问题，采用多模光缆组成监控系统的主干通信网。屏蔽双绞线作为操作员站和交换机的通信电缆，其它通信电缆采用专用电缆，以确保通信信号的可靠性，减少误码率。

（5）辅控网系统调试、运行过程中，曾出现实时数据刷新慢的问题，经查找发现FS Gateway的Server端与Client端的通信方式为DCOM，数据刷新慢的原因是DCOM的通信速率低，为此将FS Gateway的Server端与Client端，都移至SIS接口机上；同时为了合理安排系统资源，将几个较大的系统如锅炉补给水及水务管理系统、输煤程控的PLC参数作了适当的优化调整。调整后网络速度明显提高，各系统的实时性得到保证。

（6）BOP的安全性和可靠性将直接影响整个机组的运行可靠性，为此BOP网给予了充分考虑，整套系统都采用冗余的设备，如果出现故障可以进行自动切换，一旦1台出现故障，Touch客户端不需要任何其他软件的帮助即可自动切换到备用服务器继续通信。同时需要存储的信息以主动的方式发送到SQL服务器中，整个过程SQL服务器不需要做任何的操作，确保了BOP网的安全性和可靠性。

（7）BOP系统能否实现设计目标，除了自身的技术以外，很大程度上还取决于辅助系统本身的自动投入情况。由于控制中心远离现场，所以自动控制流程所涉及的一次设备均应可控和可靠。在设备选型与运行维护中，应保证执行机构质量、限位开关动作灵活可靠、变送器准确无误。

5 结语

宁海发电厂一期4×600 MW工程采用PLC＋工业以太网＋HMI组态软件实现辅助系统监控网络和集中监控，提高了辅助车间运行管理水平；整个辅控网系统的硬件和软件的统一，降低了库存备品备件及日常管理维护费用；由于减少了运行和维护人员、节约了运行管理费用，从而为提高发电厂运行的安全性和经济性创造了条件。

[1]王兆鹏．全厂辅助车间集中控制网在火电厂设计中的应用[J]．可编程控制器与工厂自动化（PLCFA），2006（3）∶77-79．

（本文编辑：杨 勇）

Application of Centralized Control Network in Auxiliary Workshop in Power Plant

GENG Xiao-feng，LIU Wei-guo

（Guohua Zheneng Power Generation Co．，Ltd，Ninghai Zhejiang 315612，China）

This paper introduces the application of BOP network to centralized control network of auxiliary workshop in Ninghai Power Plant．The bottom layer of the control network consists of Control Logix 1756 PLC by AB Company．And industrial Ethernetis used to achieve the data transmission between central control station and on-site control station and the centralized control of all the subsystems in auxiliary workshop．It also describes the compositions of control logix 1756 series programming software,monitoring software and database software in addition to the configuration of hardware in the whole network．And it elaborates the the solutions to the problems found during the commissioning process．

BOP；PLC；industrial Ethernet；redundancy

TM621．7∶TP273

B

1007-1881（2010）11-0052-03

2010-04-19

耿晓峰（1971-），男，吉林舒兰人，长期从事发电厂热控专业技术管理工作。