陕西陕煤黄陵矿业煤矸石发电有限公司
摘要：现代化火电厂，不只在控制机、电、炉运行的主控系统中引入分散控制系统，还对由可编程序控制器PLC组成的辅控系统进行应用。火电厂应用辅网程控系统的过程中，科学设计与安装系统，保证自动化控制的质量，采取先进的信息技术监控生产部分，做好日常巡查工作，全面控制辅网程控系统。
关键词：火电厂；辅网程控；设计；安装
引言
火电厂逐步提高了自动化水平，很多火电厂纷纷引入新技术。近些年来，火电厂生产人员借助DCS分散式控制系统的基本原理，实现了对三大主机的自主控制，建立并优化了控制网络。但辅助系统目前依然停留在单一的控制层面，难以达到数据互联的目的，造成火电厂生产人员无法系统把握全厂的运行情况，无形产生了生产运行风险。
一、DCS辅网程控系统的设计与安装
（一）设计要求
（1）辅网程控的硬件要求。强电场与强磁场环境内硬件可持续的稳定运行，在-10℃-50℃的环境内硬件设备不间断工作。PLC的CPU利用双网络架构连接远程站，如果与远程站的距离大于150m，与同轴电缆不连接。
（2）网络和I/O点容量要求。660MW等级火电厂内设计辅控网络节点容量超过8000点，标签量点超过15000。电厂辅助车间控制系统网络选择双揽冗余星型以太网，同时做好网络系统的安全防护，预防计算机病毒攻击网络，造成丢失数据。
（3）网络设备的要求。辅网程控系统主要采取100M光纤网络宽带，通过双缆冗余网络架构提供对应的备用芯，如某一段网络光缆线路发生故障，再次配置网络后不会中断通讯，网络重构所需时间小于500ms，在重构中，避免丢失数据。
（4）电源与接地要求。根据车间布置空间的特点，使用双路交流单相电源，且自动切换电源。电路出现故障时，向另一路自行切换，此时仅有8ms的切换时间，这个过程有效保证了数据的完整性。
（二）安装方法
安装人员根据有关标准定义辅网程控系统的数据与逻辑组态，科学组合组态后的软件与操作员站。安装电源时，将稳定的电源与UPS装置提供给系统，安装时注意科学切换电源，保证电源切换装置的稳定性，同时为PLC机柜和远程I/O柜提供交流电源。一路电源出现故障，另一路电源立即切换，得到稳定的数据。此外，在安装中，每一个PLC远程站与上位监控机均与UPS装置对应，预防断电引起系统丢失数据。在网络安装中，上层网络向另一条线路自行切换，降低影响上层网络的监控功能的程度。要想避免车间在网络故障时丢失数据，可通过控制器的冗余实现控制，短暂存储数据，直到网络通讯恢复正常后向上层网络自行传输数据，成功化解网络故障。安装控制柜和控制盘的过程中，设备的外壳保证良性接地，稳定安装各种设备，机柜满足强度要求，避免出现变形问题。
二、DCS辅网程控系统的应用方案
将辅网核心交换机置于辅网控制电子设备间，网络结构采取双缆冗余星型，其核心是两台辅网交换机，两个镜相星型网络包括相同的单模光纤，采取百兆主干网，应用TCP/IP通讯协议，接入SIS网络对资源实现共享。辅网网络原理见图1。
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图1 原理图
（一）化水系统集中配置方案
脱硝氨区的水网核心交换机直接与生活污水PLC、预脱盐控制系统PLC、补水泵房控制PLC挂靠，水网交换机与辅网核心交换机科学连接，充分发挥辅网控制室的监控功能；基于防爆安全的考虑，联系供氢系统和废水远程I/O站；净水PLC控制系统利用水网交换机有效监控实验室的运行。
（二）输煤系统集中配置方案
PLC连接了输煤程控交换机，辅网核心交换机应用于辅网控制室从而实现监控操作；通过输煤程控系统的远程I/O站对转运站、碎煤机室、输煤综合楼等产生的信号进行收集。将一台主机、分支交换机安装在输煤工业电视系统的辅网控制室，具体功能是对水、煤、灰等完成显示，以视频服务设备获得监控信号，并将其传递至机组集控室交换机。
（三）灰硫渣系统集中配置方案
辅网交换机发挥了PLC的除灰和除渣的功能，使辅网控制室发挥监控的功能；脱硫选择类似于机组控制系统的DCS系统，独立设置系统。
三、DCS辅网程控系统存在的问题及解决方法
（一）参数跳变
在设备运行初期系统的模拟量参数发生跳变现象，对压力、流量变送器和温度元件等进行检查无任何问题，替换AI卡件，没有解决参数跳变问题，说明AI卡件无故障，系统查找发现终端电阻出现了问题，由于终端电阻无法有效接触导致发散信号，威胁了参数的可靠性。经检查固定所有的终端电阻，保证其较好接触，进一步消除了模拟量参数跳变的问题。
（二）通讯问题
在设备运行初级阶段，上位机与下位机增加了中断通信的发生率，若出现这一问题，则难以监视全部设备的运行状态和参数，直接影响设备操作，对设备运行的安全性造成较大威胁，其原因：接触远程I/O分离器性能不佳，导致分离器难以充分接触同轴通讯电缆，屏蔽层的接触不理想，直接中断了远程IO通信模块和下层功能模块的通讯，威胁了与下位机的正常通讯，不利于设备稳定运行。重复连接远程IO分离器和同轴通讯电缆，通过加强牢固性彻底消除通讯故障。
（三）上位机软件内部故障
设备在运行中容易发生这样的状况，PLC硬件没有任何故障，很难清晰显示上位机操作界面的设备运行和参数等，通过与厂家交流可知，主要是软件设计不完善引起的。解决该类问题的方法是再次安装软件与数据库。自从实施网络化集中控制后，输煤和化水的控制室无需安装监控设备，这些场所为其他人工提供了办公场所，节省了工程建设成本，达到了优化人员降低发电费用的目的。
四、DCS的发展前景
（1）EIC综合技术的应用。传统控制系统中独立存在各部分装置，它们之间未形成紧密的联系。比如电气控制、仪表控制和计算机控制等，在设计与安装中体现出显著的独立性。现今，独立运作状态无法满足发展需求，EIC技术通过DCS统一管理三者。在目前的DCS中初步应用了EIC技术，系统管理全部电器、仪表和计算机控制，如判断排除故障、监视阀门。
（2）DCS和PLC互补性。PLC内部存储程序通过可编程的存储器执行各运算命令，PLC融合DCS，增强了DCS的逻辑性能，完善控制顺序与模拟逻辑。
（3）三网融合技术的使用。传统DCS使用的基础是计算机网络，通过开发商的自主开发。无法实现全面覆盖I/O子系统至厂级管理信息系统。DCS在网络信息化的发展下形成底层网、企业网与互联网，火电厂基于三网联合得到巨大的经济收益，该项技术有效融合了现场、企业和市场信息，高度集成了基础、管理与自动化决策，无缝链接各项技术。
（4）应用IGDS系统。IGDS是指工业图形显示系统，在人机交流接口应用，在DCS系统中高度发展应用，体现出增多画面等优点。
（5）利用先进的控制理念。火电厂的生产流程与其他行业不同，在DCS系统中通过引入先进的控制体系实现精确控制，推动DCS的广阔发展。
结束语
计算机网络与控制技术的飞快发展，使目前新机组通过集中控制方式设计辅网程控系统，连接水网、灰网和煤网形成一个监视系统，完成监控室集中监测、远程操控和运行管理。其中，辅网程控系统为工作人员创造了较好的用户操作界面，提高了系统的自动化运行水平，有利于运行人员减轻工作压力，节省了企业运行成本，创造了丰富的收益，同时辅网程控系统彻底优化了电厂传统的运行模式。
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