本文提出了電廠(chǎng)輔助系統實(shí)現計算機監控的經(jīng)濟及管理上的合理性，技術(shù)上的可能性，并結合電廠(chǎng)目前輔助控制系統的現狀，提出技術(shù)方案。

　　1、引言

　　隨著(zhù)電力系統改革的進(jìn)一步深入，保證設備優(yōu)質(zhì)高效的運行，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，進(jìn)一步提高經(jīng)濟效益成了電廠(chǎng)發(fā)展的目標�；痣姀S(chǎng)輔助系統的自動(dòng)化控制是全廠(chǎng)熱工控制的重要組成，其自動(dòng)化水平直接影響全廠(chǎng)的自動(dòng)化水平。因此，發(fā)電廠(chǎng)在對主設備技改及機組控制系統的DCS改造的同時(shí)，也加強了對輔助系統控制系統采用PLC技術(shù)的改造，新建機組輔助系統的自動(dòng)化水平也相應大大提高。但總體來(lái)看，各輔助車(chē)間控制系統互不聯(lián)系，與DCS間也鮮有通訊，形成多個(gè)自動(dòng)化孤島，造成運行管理不便，人員浪費嚴重，生產(chǎn)效率不高，影響全廠(chǎng)自動(dòng)化水平的進(jìn)一步提高。隨著(zhù)計算機控制技術(shù)的發(fā)展，通訊及網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的成熟，將火電廠(chǎng)各輔助車(chē)間聯(lián)成一體，實(shí)現輔助系統的集中監控也成為可以實(shí)現的現實(shí)。

　　電力規劃院在2002年召開(kāi)的“電廠(chǎng)自動(dòng)化若干問(wèn)題研討會(huì )”上的主要意見(jiàn)也指出：“隨著(zhù)輔助系統自動(dòng)化水平的不斷提高，目前絕大多數新建電廠(chǎng)都考慮了輔助系統PLC集中控制網(wǎng)絡(luò )，為確保輔助系統PLC集中控制網(wǎng)絡(luò )的正常投運，在初步設計階段應對水、灰、煤PLC集中控制網(wǎng)絡(luò )及全廠(chǎng)輔助系統PLC集中控制網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行統一布線(xiàn)規劃，并提出相應的輔助系統PLC集中控制網(wǎng)絡(luò )布線(xiàn)規劃圖。”

　　根據國家電力公司《火電廠(chǎng)熱工自動(dòng)化技術(shù)改進(jìn)研究》課題組調查顯示，火電廠(chǎng)輔助車(chē)間監控系統實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化和集中控制任重道遠。被統計的裝備 125MW及以上容量的168個(gè)火電廠(chǎng)中只有21個(gè)電廠(chǎng)不同程度實(shí)現了網(wǎng)絡(luò )化，大批電廠(chǎng)的不少輔助車(chē)間集中控制還沒(méi)實(shí)現，輔助車(chē)間運行人員過(guò)多，嚴重影響這些電廠(chǎng)減人增益的實(shí)現。預計，隨著(zhù)單元機組DCS改造的逐步完成，輔助車(chē)間自動(dòng)化改造將很快全面開(kāi)展。

　　2、火電廠(chǎng)輔助系統的特點(diǎn)

　　火電廠(chǎng)輔助系統包括輸煤系統、燃油泵房、除灰除渣系統、化學(xué)水處理系統、凝結水處理系統、廢水處理系統、循環(huán)水系統、鍋爐吹灰系統等，它們的正常運行是機組甚至整個(gè)電廠(chǎng)安全經(jīng)濟運行的重要保障。其主要有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

　　地點(diǎn)分散；除鍋爐吹灰系統外，輸煤系統、燃油泵房、除灰除渣系統、化學(xué)水處理系統、凝結水處理系統、廢水處理系統、循環(huán)水系統等遍布于全廠(chǎng)，且幾乎均有相應的控制室及配備有相應的運行人員。

　　非連續控制，除循環(huán)水系統外，其余系統幾乎都是間歇式運行，即在一定的要求后才進(jìn)行操作，滿(mǎn)足一定的條件后，系統停止運行，等待下一次運行。

　　主控室要求隨時(shí)對輔助系統的狀態(tài)進(jìn)行掌握，以保證整個(gè)電廠(chǎng)的正常運行。

　　各系統應處于健康狀態(tài)，出現問(wèn)題應及時(shí)處理，否則將影響全廠(chǎng)的安全經(jīng)濟運行。

　　3、控制現狀及存在問(wèn)題

　　輔助控制系統的現狀可以大致歸納如下：

　　主要輔助控制系統的核心大部采用以PLC加上位計算機組成的控制系統，一些略為次要的輔助控制系統也逐步采用小型PLC進(jìn)行控制，未采用PLC的則采用就地手操、遠操和組合儀表等常規控制裝置。

　　輔助控制系統的集成較為分散，往往由不同的廠(chǎng)家供應，造成各個(gè)控制系統的PLC種類(lèi)不一樣。

　　開(kāi)關(guān)量控制占據著(zhù)輔助系統控制的核心，大量的閥門(mén)、電磁閥、電動(dòng)機等要受聯(lián)鎖條件的邏輯控制，主要以設備的狀態(tài)、閥門(mén)的開(kāi)關(guān)、電機的啟停、壓力流量和料液位的限值等條件進(jìn)行控制。

　　主要輔助系統如輸煤系統、燃油泵房、除灰除渣系統、化學(xué)水處理系統、循環(huán)水系統等需提供專(zhuān)門(mén)的控制室并配備一定數量的運行人員進(jìn)行值班操作。

　　各個(gè)控制系統相互獨立，系統信息與主控室及相互之間的交換幾乎沒(méi)有，更不用說(shuō)與MIS之間的信息交換了。

　　因此輔助系統的控制現狀帶來(lái)以下一些問(wèn)題：

　　分散的控制室不僅增加了投資及運行維護費用，如裝潢、空調等，而且還不易管理。 （2）PLC的控制造成值班人員工作量少，但總體人員偏多。如某廠(chǎng)機組主控人員每臺機組5人，但外圍設備值班人員達15人左右。

　　各個(gè)輔助系統與主控室的信息自動(dòng)交換極少，主控室對輔助系統的控制要求往往通過(guò)電話(huà)方式聯(lián)系，輔助控制不便而且不及時(shí)。

　　各個(gè)輔助控制系統采用不同的硬件和軟件，給備品備件管理、人員培訓及維護造成一定的難度。

　　各輔助系統的重要信息不能接入MIS網(wǎng)。

　　4、技術(shù)方案探討

　　隨著(zhù)電力改革的深入，上述問(wèn)題對全廠(chǎng)經(jīng)濟性的影響會(huì )變得越來(lái)越明顯，因此國外及國內電廠(chǎng)也越來(lái)越重視解決這些問(wèn)題。同時(shí)，計算機控制技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和計算機軟件技術(shù)的發(fā)展也為解決這些問(wèn)題創(chuàng )造了充分的條件。

　　4.1 總體構成

　　實(shí)現輔助系統計算機集中監控可以選擇多種方案，可采用集中控制即將輔助系統的信號接入主控室的DCS系統集中監控，也可以采用相對集中即建立幾個(gè)相對集中的控制點(diǎn)，先將物理位置相對較近或聯(lián)系較為緊密的輔助系統集中在幾個(gè)集中控制點(diǎn)進(jìn)行集中監控，然后再將這幾個(gè)子網(wǎng)絡(luò )接入DCS和MIS網(wǎng)絡(luò )中去。根據目前我國火電廠(chǎng)輔助系統控制特點(diǎn)，可將整個(gè)輔助控制系統劃分為煤、灰、水三個(gè)控制網(wǎng)絡(luò )，煤網(wǎng)絡(luò )可以包括輸煤程控及其相關(guān)的輔助系統、燃油泵房；灰網(wǎng)絡(luò )可以包括除灰除渣系統、干灰輸送系統、電除塵控制系統；水網(wǎng)絡(luò )可以包括化學(xué)水處理、凝結水精處理、汽水取樣及分析、加藥系統、凈水站、化學(xué)及生活廢水處理、灰水處理、循環(huán)水加藥等系統。其相應系統的控制機柜布置在輔助系統電子間或設備附近，上位機操作員站布置在三個(gè)控制點(diǎn)的就地集中控制室，實(shí)現操作監控功能，控制系統通過(guò)網(wǎng)絡(luò )服務(wù)器與DCS及MIS相連實(shí)現通訊，實(shí)現在主控室的監控終端對輔助系統監控。輔助系統計算機集中監控的硬件設備可跟據不同的情況選用DCS、PLC加上位機或現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)。

　　在此基礎上形成電廠(chǎng)輔助車(chē)間的綜合監控系統。這種輔助車(chē)間控制系統方案可分為四層：現場(chǎng)層（物理層）、控制層、監控層和管理層。

　　現場(chǎng)層包括現場(chǎng)I／O站和其它控制接口設備，對現場(chǎng)信號進(jìn)行處理及輸出控制信號。

　　控制層具體實(shí)施各輔助系統的控制程序，并提供輔助操作功能。

　　監控層實(shí)施按水、煤、灰工藝系統分開(kāi)的輔助車(chē)間監控，包括過(guò)程監視、控制操作、系統維護等，包括操作員站和工程師站。

　　管理層實(shí)現生產(chǎn)車(chē)間的信息綜合（包括DCS和各輔助車(chē)間），并提供與全廠(chǎng)網(wǎng)絡(luò )的連接，協(xié)調各輔助車(chē)間與主控室DCS之間的運行，并管理日常事務(wù)處理，如工作票管理等。

　　各層之間通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò )實(shí)現連接，成為一個(gè)完整的控制系統。在四個(gè)層之間通過(guò)通訊網(wǎng)絡(luò )連接在一起，有三種通訊聯(lián)絡(luò )：現場(chǎng)I/O站與控制層CPU站之間的通訊聯(lián)絡(luò )、控制層與監控層間的通訊聯(lián)絡(luò )和監控層與管理層間的通訊聯(lián)絡(luò )。

　　4.2 采用DCS的方案

　　采用DCS控制技術(shù)，利用DCS的遠程I/O設備，將信號引入主機DCS，配合合理的設計，進(jìn)行集中監控。該方式的優(yōu)點(diǎn)是全廠(chǎng)主設備和輔助車(chē)間可以采用同種DCS，運行維護及備品管理方便。對于新建電廠(chǎng)，如果性能價(jià)格比是可以接受的話(huà)，可以采用此種方式，但由于新建電廠(chǎng)往往采取分島招標，控制儀表分別由不同工藝設備的供貨商提供，因此業(yè)主和設計單位應及早協(xié)調各有關(guān)供貨商解決DCS的選型及控制方案的設計。對于老機組，由于各輔助系統的控制可能已經(jīng)采用了PLC或其它方案，實(shí)行這一方案要推翻原有的控制系統，因此有一定的難度并要考慮成本，不過(guò)也有老廠(chǎng)采用此方案，如某電廠(chǎng)1993和1994年建造的2臺200MW機組即采用新華公司的XDPS——400型分散控制系統構成全廠(chǎng)輔機DCS系統，并按設備所屬地域分為輸煤、化水、灰渣三個(gè)子系統，先實(shí)施輸煤和化水兩個(gè)子系統的DCS改造，兩大子系統及輔機控制室之間采用光纜連接，實(shí)現了系統間資源數據共享的監控一體化；灰渣子系統仍利用原有的（PLC+上位機）控制系統進(jìn)行增容和完善，最終通過(guò)網(wǎng)關(guān)實(shí)現與XDPS—400系統的集成，達到數據的共享和監控。在保持控制設備分散的原則下，最終實(shí)現在#2機組主控室中輔機DCS控制臺采用三臺操作員站集中監控上述三個(gè)子系統的目的。

　　4.3 PLC+通訊網(wǎng)＋上位機的方案

　　對于新機組，可采用型號相同的PLC加上位機加網(wǎng)絡(luò )與DCS相連接的方式，使組態(tài)組網(wǎng)、運行維護及備品管理簡(jiǎn)單。但對老機組來(lái)說(shuō)，由于原來(lái)各個(gè)系統采用的PLC種類(lèi)可能不一定相同，并且有各自的上位機，考慮到先進(jìn)與實(shí)用性并舉，可利用原有的上位機作為網(wǎng)關(guān)計算機，在對不同的通訊協(xié)議進(jìn)行轉換后，再接入以太網(wǎng)，然后與DCS和MIS相連，通過(guò)控制室里的計算機實(shí)現監控。該方案的主要特點(diǎn)是：監控層采用PLC控制網(wǎng)絡(luò )，可較好地保證監控實(shí)時(shí)性；管理層采用靈活的計算機網(wǎng)絡(luò )，便于網(wǎng)絡(luò )互連和系統擴展。如某電廠(chǎng)4×300MW機組輔助系統DCS將除灰控制系統、除渣控制系統和凝結水精處理控制系統、補水、凈水、反滲透和輸煤控制系統等七個(gè)互相獨立的系統組成一個(gè)DCS系統，并要連到主控室中，在主控室的上位機上統一對各系統進(jìn)行監控，在單元機組的主控室中設三臺監控上位機，它們互為熱備，其中一臺兼作工程師站，三臺上位機各有獨立的數據庫，信息均來(lái)自各輔助系統的PLC，通過(guò)交換機和光纜與各輔助系統的網(wǎng)關(guān)相連，一起組成一個(gè)Ethernet網(wǎng)與各輔助系統的通訊網(wǎng)絡(luò )連接起來(lái)，從而實(shí)現對各自PLC的監控。

　　4.4 輔助系統計算機集中監控系統應具備以下功能

　　完善的工藝流程圖顯示，設備狀態(tài)，控制狀態(tài)及運行參數的實(shí)時(shí)顯示功能，根據工藝過(guò)程和監控的具體要求采用多層顯示結構，包括概貌顯示、功能組顯示和設備細節顯示，不同系統及畫(huà)面的切換及控制設備的操作功能，系統及設備選擇方便簡(jiǎn)單，并有操作權限的設置與限制，以滿(mǎn)足不同操作層次的要求，參數報警及事故追憶功能，歷史參數與曲線(xiàn)、事故追憶與操作記錄、報警與報表的打印功能，上述各種功能的生成，參數的修改功能（即工程師站功能），可靠的系統自診斷功能，以便能夠及時(shí)診斷系統硬件及通訊網(wǎng)絡(luò )的故障。

　　5、應注意的問(wèn)題

　　根據全廠(chǎng)自動(dòng)化水平的整體要求和外圍系統的工藝具體特點(diǎn)，確定合理先進(jìn)的整體監控方案，以使其既能提高全廠(chǎng)自 動(dòng)化水平滿(mǎn)足電廠(chǎng)管理改革發(fā)展的需要，又結合現場(chǎng)的實(shí)際特點(diǎn)，切實(shí)可行。保證具體方案的安全可靠性。確定的具體技術(shù)方案首先要確保系統運行的安全要求，采用冗余技術(shù)，并設計完善的自檢和報警功能，確保整體網(wǎng)絡(luò )、電源及PLC控制的可靠性。人機對話(huà)界面應清晰明了，主輔畫(huà)面之間、總貌與詳圖之間、各個(gè)子系統之間及各個(gè)不同的工藝系統之間切換應方便快速，應有正確的操作指導和順控運行提示，操作人員易于監控。重要操作應有提示和確認，避免誤操作�，F場(chǎng)預留好調試及檢修接口，便于現場(chǎng)調試及以后的檢修工作。系統還應有一定的可擴展性和在線(xiàn)動(dòng)態(tài)修改能力，以適應以后的發(fā)展和輔助控制系統的運行優(yōu)化。輔助系統的現場(chǎng)環(huán)境比較惡劣，應重視現場(chǎng)一次設備的選型和現場(chǎng)安裝調試工作。實(shí)踐表明，一次設備質(zhì)量的好壞，不僅直接影響控制系統的安裝和調試工作，而且在系統正式運行后，也往往是影響整個(gè)輔助系統正常運行的主要因素。提前做好輔助系統運行人員的培訓工作，使其對各個(gè)獨立的輔助系統均有充分的了解與運行經(jīng)驗，配合監控畫(huà)面上有效的運行指導和提示，保證系統的正確運行。

　　6、結束語(yǔ)

　　實(shí)現電廠(chǎng)輔助系統計算機集中監控可以實(shí)現減崗增效、提高全廠(chǎng)管理水平、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，進(jìn)而提高電廠(chǎng)的競爭力，使其在面對電力改革的深化過(guò)程中處于有利的地位。計算機控制及軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的不斷成熟，結合電廠(chǎng)輔助系統的工藝和運行特點(diǎn)，使得現階段實(shí)現電廠(chǎng)輔助系統的計算機監控成為可能。輔助系統計算機集中監控總體方案的細致討論，具體技術(shù)方案的周密實(shí)施，安裝與調試的仔細組織，是該系統完善的保證。管理維護的有效分工，運行人員的提前培訓，是充分發(fā)揮該系統效益的保障。