GE Fanuc的PACSystemsRX7i PLC在凤台电厂全厂辅网实施中的应用

概述
      随着电力市场的进一步开放、电力改革的不断深化和厂网分开、竞价上网的逐步实施如何提高生产效率、降低发电生产成本、提高控制水平是每个现代化电厂急需解决的问题，由于热工自动化技术的发展主厂房的生产人员已人大压缩，辅助车间生产人员占用多、劳动效率低的问题逐渐突出，成为电厂提高控制水平、减员增效的重点。
       凤台电厂2X600MW火电机组的设计具有较高的控制水平，辅助车间部分在控制点分别按水处理、除灰、输煤三个控制点进一步优化设计，将辅助车间监控点进一步减少和集中，采用成熟可靠的可编程控制器结合飞速发展的以太网控制技术建立全厂BOP辅机集中监控网络，实现在单元控制室对全厂辅助车间的监视和控制，不仅提高了控制水平并且实现了减员增效、降低劳动强度的目的。

工程概况和简介
      凤台发电厂位于安徽淮南凤台，一期装机容量2X600MW，预计第一台机组2008年4月发电，三大主机锅炉、汽轮机、发电机均采用国产东方锅炉厂、汽机厂和发电机厂的产品。各辅助系统的控制采用联网控制，即将化学补给水、净水、废水处理控制系统与凝结水精处理及炉水加药和汽水取样系统的控制设备联网组成一个“水网”，在水网控制室（设在化水控制室）通过水网控制操作员站实现水系统的集中监控。输煤系统及除灰渣系统也均采用PC+PLC组成控制系统，在相应控制点实现对系统运行的监控，待运行稳定成熟后各辅助系统可再全部联网并将操作员站移至集控室内进行监控。

辅助车间工艺系统及网络组成和结构
       本厂程辅助车间包括锅炉补给水及反渗透系统、综合水泵房系统、制氢站系统、循环水加药系统、废水处理系统、净水系统、除灰渣系统、输煤系统，列表如下：
 
      本方案辅助车间采用集中监控方式，具体分四个监控点，即在#1#2机组化水控制室里设水系统监控点，在煤控室设全厂输煤系统监控点，在电除尘区设全厂脱硫及除灰渣系统监控点，在#1#2机组集控室设全厂辅助系统监视点。并将四个监控点的实时监控系统进行联网，在#1#2机组化水控制室操作员站上对全厂水系统进行监控，也可对全厂飞灰系统、渣水处理系统、飞灰分选系统、输煤系统的数据进行监视，同时将实时数据送入厂级实时信息监控系统（SIS）。在系统运行稳定、运行值班员经全能培训的基础上，可在#1#2机组集控室对全厂辅助系统进行监控。
 
        在#1#2机组化水控制室里外围控制操作员站上能完成对凝结水精处理系统（包括锅炉取样、加药系统）、锅炉补给水及水务管理系统（包括净化站、化学水处理）、废水（含输煤系统废水处理）、工业水、生活水、循环水加药系统、制氢系统等控制系统的监控。为在系统调试和启动初期方便运行操作，全厂水系统设有以下几个辅助监控点：#1#2机组凝结水精处理系统辅助监控点、锅炉补给水及水务管理系统辅助监控点（包括反渗透系统）、制氢系统辅助监控点，在辅助监控点设有供启动调试用的操作员站（兼工程师站）。
       在输煤控制室完成对全厂输煤系统的监控，包括从卸煤至主厂房煤斗的整个输煤系统，输煤系统中有关专用装置的信息与输煤系统程控系统进行通信。在输煤控制设3台操作员站（兼工程师站）对输煤系统进行监控。
       全厂除灰渣系统集中在电除尘控制室进行监控，为在系统调试和启动初期方便运行操作，设有以下几个辅助监控点：#1#2机组飞灰输送系统、#1#2机组渣水（含灰场供水系统）系统，在辅助监控点设有供启动调试用的操作员站。
      本方案采用相对分散系统数据库网络与集中监控相结合，分水、煤、灰系统三个子系统进行相对集中监控。水、煤、灰每个子系统采用PLC直接控制方式，每个系统有自己的独立数据库服务器。在全厂外围控制中心的操作站通过各个子系统的服务器对辅助系统进行控制。
      锅炉补给水、废水系统、净水系统、超滤反渗透、凝结水精处理系统分别采用冗余的PLC构成程控系统，然后通过以太网交换机构成水网。除灰系统和除渣系统分别采用冗余的PLC构成程控系统，然后通过以太网交换机构成灰渣网。冗余PLC的CPU采用GEFanuc的PACSystemsRX7i系列产品，I/O模块采用VERSAMAX产品。CPU和上位机采用以太网进行数据交换，I/O模块和CPU之间的联系采用GENIUS总线。

方案技术要求和特点
1. 外围控制系统的数据通讯
       在电厂的辅助系统中，以往控制设备往往不同生产厂商的产品，通讯设备的接口协议也不尽相同。因此，在组建全厂外围控制系统时，存在着许多困难，必须要有统一的通信和接口方式来解决不同种类设备间的通讯问题。凤台外围控制系统不同于以往的控制系统做法，采用了统一的设备和通用的通讯协议。
      PLC的CPU统一采用GEFanuc的PACSystemsRX7i系列产品，和上位机通讯采用工业以太网，外围控制系统采用工业以太网，以太网可以提供从工厂设备层到厂级信息的全网络的技术支持，现场总线和PLC专用网络还不可能提出这么大范围的信息传输能力。为了符合电厂未来的发展和改造，网络交换机采用模块化结构，具有网管功能，同时支持IE浏览器管理。
外围控制系统和PLC、监控软件接口，以及与第三方通信接口采用OPC规范，并且OPC支持远程通信。
      Genius总线是采用逻辑令牌环协议控制通讯介质的分配使用，是实现CPU和I/O之间通讯的途径，使用双绞线，不加中继器，总线最长可达2.3公里，保证了通讯的可靠。
2. 外围控制系统的实时性
      主机采用PACSystemsRX7i系列产品，I/O卡件采用Versamax产品，两者之间通过GENIUS总线实现连接，满足电厂外围控制系统对于数据通信实时性的要求。GENIUS总线的通讯速率可以达到156k。在选用以太网交换机时选用低延迟的工业交换机产品，工业级以太网交换机的收发延迟需要控制在数个微秒级，保证整个网络的传输延迟满足实时控制的要求。
3.外围控制系统的可靠性
      全厂的辅助控制系统关系着全厂辅助系统的稳定可靠运行，系统的可靠性成为构建外围控制系统时需要考虑的一个最主要因素。本着“管理集中，控制分散”的原则，减少风险的集中，采用较好的网络拓扑结构来满足外围控制系统可靠性要求。主要有以下几点：
●     由于电厂电磁干扰大，必须采用光纤介质来增加网络的抗干扰能力。
●     通讯网络冗余配置，在条件允许的情况下，最好实现通讯介质的冗余配置，以提高系统的可靠性和实时性。
●     依据“管理集中，控制分散”原则，电厂运行人员可以在集控室或其它现场控制室对全厂辅助系统实现集中监视和控制，但过程控制数据库要相对分散在水煤灰三个独立的服务器中。
在本系统中，CPU采用冗余配置，GEFanucPACSystems系统的冗余，通过光纤来切换工作CPU和冗余CPU，能够达到真正意义上的冗余。
CPU和I/O模件的通讯采用GENIUS总线，保证了通讯的抗干扰性，同时网络采用双缆结构，实现了通讯介质的冗余，增加了控制系统的可靠性。
4.外围控制网络的软件配置的高可用性
       除了采用冗余和高可靠的硬件设备组建高可用性外围控制网络，还必须合理配置整个外围控制系统的监控软件架构。监控软件是外围控制系统的核心，所有外围控制子系统的上位机监控软件选择高性能的可靠的统一的产品。GEFanucPACSystems系统的开放性，确保和上位机监控系统InTouch之间的联接。
      由于全厂外围控制系统I/O点数庞大，全厂外围控制系统软件架构采用基于分布式过程数据库的客户/服务器（DBC）模式。各系统通过本区域的容错服务器采集辅助系统的过程数据，下层所有的PLC只与该容错服务器有接口。这样，每个PLC只有一个上位机接口，避免了多台上位计算机和PLC接口，大大减轻了PLC通信接口的负荷，不仅提高了系统响应速度，而且提高了系统可靠性，解决了全厂外围控制系统速度慢的问题，而且大大提高了系统运行稳定性。

结束语
      凤台电厂辅助车间控制系统集成具有许多优势。首先，辅助车间控制系统实现了辅助系统集中监控及综合调度，它能够实现整个电厂辅助系统的优化控制，最大限度地满足电厂机组安全、高效运行的要求。其次，辅助车间控制系统高度的自动化和网络化，可最大限度地节约人力资源，提高劳动生产率，实现效率最大化，满足投资方的要求，实现投资的良性互动。再次，PLC型号实现了全厂统一，各辅助车间均采用GEFanuc公司的PACSystemsRX7iPLC，硬件统一，这样就为全厂辅助车间连网造创造了十分有利的条件，同时减少了备品备件的数量。
      最后，电厂辅控系统实施是一个必然的发展趋势，辅助车间控制系统的联网，进而与电厂SIS系统及MIS系统实现联网，真正实现全厂网络化，使电厂竞争力更加强大