周振辉

(云南大唐国际红河发电有限责任公司,云南 开远 661600)

辅控系统在DCS上的一体化监控应用

周振辉

(云南大唐国际红河发电有限责任公司,云南 开远 661600)

基于DCS系统光纤现场总线模式,利用日立H5000M分散控制系统软硬件平台,建立辅控网新的过程管理级,将隶属于辅控网的各个系统、不同系列的PLC模件集中进行数据采集、处理、运算,实现对现场辅控设备在DCS主控系统上可靠的、一体化的过程监视控制,对火电厂的辅控系统集控设计与改造起到一定的借鉴作用。

火电厂;辅控网;监控一体化;改造

1 前言

火电厂辅控系统的集中化控制,在新建项目和电厂的辅控系统改造中已经被广泛采用。有两种方案：一是直接利用DCS控制系统实现辅控网;二是在原有控制系统的基础上进行改造。而在对辅控网的改造中,改造方案的选择往往是在以前控制系统的基础上,简单地把辅控各系统通过网络连接起来,完成集中监视控制。这种方案看似完成了辅控网的改造,其实只是完成了操作上集中,而功能上并没有达到分散控制系统的要求。

文中基于基于DCS系统现场总线模式,利用日立H5000M分散控制系统软件平台,建立辅控网的过程管理级,将隶属于辅控网的各个系统及不同系列的PLC模件集中进行数据采集、处理、运算,实现对现场设备的过程控制,完成辅控网的改造,实现DCS系统的所有功能。

2 辅控网控制优化方案

采用日立HIACS-5000M分散控制系统平台,由机组级FDDI冗余光纤环网和连接在网上的操作员站、历史站、工程师站、过程控制站组成过程管理级。过程控制站通过交换机和昆腾系列通讯模件NOE 77101为应用层通讯报文传输接口或具有MODBUS TCP协议的PLC连接,通过MODBUS TCP协议实现PLC和DCS之间的数据通讯,形成过程控制级。优化后的网络拓扑结构如图1所示。

辅控网各系统采用星型网络拓扑连接,该结构容易实现,易于节点扩展和维护,采用100/1 000 Mb自适应光电一体交换机,网络传输速度快,单个节点故障不会影响整体,但中心交换机故障,会使整个网络瘫痪,为了提高辅控网该控制系统网络传输的可靠性,减少故障点,采用了双星型网络结构并行运行。

图1 优化后网络拓扑图

根据140NOE77101网络模块的特性,它具有10/100 Mb电口及100 Mb MT-RJ光纤接口,原系统采用10/100 Mb电口再经光电转换器转换为光信号,优化后使用MT-RJ光纤接口,直接通过光纤与集控室主交换机连接,减少光电转换环节,增加系统的可靠性。

整合优化后的辅控网系统,硬件上取消了基于IndustrialSQL server的数据库服务器,软件上取消了PLC中基于InTouch9.0的监控系统和Modicon Concept XL V2.6的组态软件及控制逻辑,所有控制逻辑和操作画面利用日立H5000M分散控制系统实现,控制逻辑运行在日立R600C控制器,实现了火电厂主控DCS的一体化监控。

3 辅控网的通讯原理及配置

3.1 Modbus通信原理

Modbus是为 PLC设计的一种通信协议, Modbus传输协议定义了控制器可以识别和使用的信息结构,而不须考虑通信网络的拓扑结构,是一种开放协议,广泛应用于电子控制器的一种通用语言,已成为通用工业标准,从功能上讲, Modbus包括24种命令,每一功能都有相应的功能码,最基本的功能主要包括AI、AO、DI、DO的数据传送,其Modbus数据结构主要包括输入离散量、线圈、输入寄存器、保存寄存器4个基本单元。

3.2 Modbus通讯配置

系统改造后就地PLC控制器内没有控制逻辑,只作为一个数据接口站,负责数据和指令的采集与转发,因此在PLC控制器中只需配置本机IP地址和数据个数及起始地址。

在DCS侧,为保证DPU和网络的负荷率满足要求,根据辅控网子系统的I/O规模大小,每个控制器分配不同数量子系统,分别以 PLC1、PLC2…PLCn来区别,对于每个PLC控制器,需要分别配置通讯初始化逻辑、通讯故障判断逻辑、故障数据源切换逻辑、Modbus通讯协议。

1)Modbus初始化逻辑主要作用是在DPU启动完成后,自动启动Modbus TCP通讯,使数据通讯连接正常。由于控制器和PLC采用双网冗余的通讯模式,在做初始化逻辑组态时,需要分别启动Modbus1和Modbus2。

2)通讯故障判断逻辑,是在MB服务器接收协议数据单元请求后,对功能码、输入输出量、起始地址、执行传输数据、MB服务器返回响应数据过程中的异常码和通讯时间的判断,以确定通讯数据异常或通讯连接故障。如图4所示。

图2 Modbus通讯故障判断逻辑

3)故障数据源切换逻辑,是在通讯故障判断逻辑发出故障信号后,自动切换到备用通讯链路,实现通讯数据的无扰动切换,确保控制系统数据正常。

图3 DCS数据选择逻辑

Modbus的配置如图六所示,根据Modbus的主从关系,DPU设置为服务器,DI、AI为只读模式,只需要配置传送起始地址和传送长度,不需要配置读写模式。DO、AO可选择读写模式及传送功能号。

4 结束语

在辅控网控制方式已经得到火电厂认可和广泛应用后,辅控网系统的可靠性正在逐步得到重视。本文应用的PLC控制系统和日立H5000M控制系统的改造整合成功案例,提供了一种火电厂辅控网控制系统向低成本、高可靠性、一体化和大集控的参考方案。

[1] GB/T 19582-2008.基于Modbus协议的工业自动化网络规范 [S].2008,9.

[2] 北京日立控制技术有限公司.日立H5000M系统说明书[Z].

Research and Application of Integrated Monitoring and Auxiliary Control System Based on DCS

ZHOU Zhenhui
(Yunnan Datang International Honghe Power Generation Co.,Ltd.,Kaiyuan,Yunnan 661600)

the DCS system model based on distributed optical fiber field bus,software and hardware platform of control system using HITACHI H5000M,establish the auxiliary control network level process management,will belong to the auxiliary control network PLC module in each system,different series of centralized data acquisition,processing,operation,process monitoring integrated control of the site the auxiliary control device is reliable in the DCS main control system,thermal power plant,the auxiliary control system design of centralized control and transformation play a certain reference role.

thermal power plant;auxiliary control network integration;monitoring;transformation

TK3

B

1006-7345(2014)01-0103-03

2013-09-24

周振辉 (1972),男,工程师,云南大唐国际红河发电有限责任公司,主要从事热工自动控制工作 (e-mail)zzh9988 @163.com。