辅助车间控制方式控制系统网络结构选型优化论文

辅助车间控制方式及控制系统网络结构选型优化摘要：针对华润贺州电厂一期（21000mw）工程及国华台山电厂二期（21000mw）辅助车间控制方式、控制系统设备选型及控制系统网络结构设置，对辅助车间是否设置辅助车间集中监控网、辅控系统采用什么样的网络结构设置进行分析和比较，以提高经济性和自动化程度。

关键词：辅助车间控制系统；网络结构
中图分类号：tm73文献标识码：a
文章编号：1009-0118（2012）04-0217-02
一、概述
随着大型火电机组的运行和管理水平不断提高，分散控制系统(dcs)和可编程控制器(plc)在火电厂自动化控制中已得到大量应用，目前许多新建及改造300mw及以上容量机组基本上都采用机、炉、电集中控制方式，优化辅助车间和附属生产系统控制、提高辅助系统的自动化水平和管理水平，合理的按工艺系统或地理位置设计控制系统或控制点，实现全厂辅助车间和附属生产系统集中监控，提高系统运行安全性和经济性，增强电厂的市场竞争力，也已成为火电厂自动化的发展方向。

同时也是一个电厂自动化程度高低的直观体现。

针对华润贺州电厂一期（21000mw）工程及国华台山电厂二期（21000mw）辅助车间控制方式、控制系统设备选型及控制系统网络设置，对辅助车间是否设置辅助车间集中监控网、辅控系统采用
什么形式网络结构进行分析和比较，进行辅控系统的优化，进一步提高全厂自动化水平，最大程度的提高性价比。

二、国内辅助车间控制系统现状
（一）辅助车间工艺系统越来越复杂，工艺子系统的控制点越来越多，运行方式差异越来越大，各系统的监控相互独立，没有充分考虑资源的共享。

（二）在辅助生产控制系统设备选型上以plc+上位机系统为多，设备选型及软件多样化，schneider、ab、siemens等公司plc产品多样化。

造成对人员要求复杂化、维护不便。

（三）辅助系统虽多采用车间集中控制，但控制室布置较多，每个控制室又须设置数名运行值班员，形成多个孤立控制区，使得运行管理不能集中，同时考虑到运行多班轮换值班问题，增大运营成本，造成各种资源的浪费。

三、不同案例辅助车间附属生产系统范围及特点分析
（一）常规火力发电厂辅助车间和附属生产系统主要包括下列系统
1、水务系统：包括化学补给水处理、循环水加药系统、工业废水处理系统、制氯站、凝结水精处理系统（包括机组排水）、汽水取样及炉水加药等系统：工艺系统复杂，i/o点多，控制水平要求高。

2、除灰系统：包括气力除灰系统和灰库系统以及全厂仪用及厂用压缩空气系统：工艺系统简单，i/o点多，但控制水平要求一般。

3、烟气脱硫脱硝系统：工艺系统复杂，i/o点多，控制水平要求高；且目前国家对烟气排放要求严格，大多数厂直接把脱硫脱硝纳入主控网，或采用单独dcs系统进行控制。

4、输煤系统（包括含煤废水处理系统）：相比其它辅助系统而言监控信息量较大，且监控人员与现场联系频繁。

为避免对其它辅控系统监控的干扰，除可实现全厂辅控集中监控外，推荐设置独立监控点，也可视具体情况灵活选择。

（二）工程案例一：台山电厂辅助车间附属生产系统的布置
(辅助车间集中监控为主+部分分散监控为辅的混合搭配监控模式)
台山电厂为部分集中+部分分散监控网络方案，炉管泄漏报警系统、吹灰程控系统、脱硝系统纳入dcs监控。

化学补给水处理、循环水加药系统、工业废水处理系统、制氢站、制氯站、灰渣控制系统网络集中在主控室辅网盘监控由值长直接协调，灰渣系统plc主站及控制器布置0m辅控电子间+远程i/o，其他系统集中在主控室监控但plc主站及控制器则分布在各个系统附近。

脱硫系统采用独立远程dcs+i/o控制操作员站布置在主控室辅网盘工程师站与主机工程师站一起布置。

输煤系统及精处理系统等系统就地布置和独立监控。

台山项目的混合布置虽减少了人员配置、提高机组集中控制能力，但是控制器及i/o大量集中对工程造价材料节约有不足，调试运行维护工作方便进行，但控制器的大量集中也增加了故障发生的
可能性。

（三）工程案例二：华润贺州电厂辅助车间附属生产系统的布置
(辅助车间集中监视+全分散控制)
贺州电厂为集中监控+控制系统分散+就地i/o网络方案，集中在辅控楼监控，化学补给水处理、工业废水处理系统、制氢站、灰渣控制系统、输煤系统等网络集中在主控室辅网盘监控，但各系统plc控制器及i/o则分布在各个系统附近。

脱硫系统采用独立远程平plc+i/o控制操作员站及工程师站布置在脱硫控制室。

仅启动锅炉房及精处理系统等系统就地布置和独立监控。

辅控网部分主要信号送入主机dcs远程i/o供主控室监视。

贺州项目的分散布置同样起到了减少了人员配置、提高机组集中控制能力的意图且比台山电厂有所提升，控制器分散也分散了故障发生的可能性，但也有缺点就是调试运行维护期间工作地点分散程度过高不易展开。

（四）远程i/o的应用
对辅助车间控制系统的讨论就需要涉及到远程i/o的应用。

通过案例比较明显看出，两例工程都在人员配置上做了一番功夫，因此控制器的布置和远程i/o的应用直接影响了一次投入。

远程i/o具有以下的优点：
1、物理分散性好。

远程智能i/o安装于现场设备附近，使大量的分散信号得到就近处理，在实现功能分散的基础上，真正实现了
物理分散。

大大缩短了接入i/o柜的信号电缆长度，很大程度减少材料费用、电缆安装调试费等，节省维修和二次开发费用，提高了系统的性价比。

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2、提高可靠性和精度。

传统控制系统的信号必须经过较长的电缆引到电子间的i/o机柜，带入较大的干扰。

但是采用远程1/0实现信号就近处理后，信号引入电缆缩短，减小干扰。

3、减小主机的负荷。

远程1/0对数据进行预处理，所有i/o口均由远程i/o站进行管理，大大减小主机的负担，便于进行功能扩展和实现高级控制与管理，提高主机处理的速度。

四、存在的问题及改进建议
（一)由于辅助车间采用集中控制，其监控点面广量大，而且各辅助系统工艺差别较大，其操作员素质要求较高，运行人员不仅要熟悉化学水、除灰渣等各个外围系统流程，而且也要具有各个系统的操作运行经验。

（二)目前，许多成套设备厂家供货，但某些工程所供的控制设备常存在一些问题：一方面是控制回路的设计不完善。

虽然许多厂家供货多年但大多只考虑了设备本体的联锁保护要求，而未考虑工艺系统运行的连锁；有些控制方式不满足电厂运行习惯，甚至不满足规程规范；各个供货商控制系统设备多样化，造成工程人员需要掌握多个厂家控制系统知识。

（三)辅控的正常投运很大程度上取决于各控制子系统本身的
自动投入情况，在设备选型时要主要选用可靠性高执行简单的产品。

（四）同时选用合适的辅助系统的控制结构，可以达到更好的效果，常见如下四种形式：1、集中dcs或plc＋本地i/o；2、分散dcs或plc＋本地i/o；3、集中dcs或plc＋远程i/o；4、分系统集中dcs或plc＋远程i/o。

集中dcs或plc＋本地i/o的形式在以往的工程中应用最多，设一套dcs或plc用于所有辅助系统的控制，但完全集中的dcs或plc 不可避免：1、系统庞大，功能划分不清，系统组态和调试难度大；
2、控制设备过于集中，不利于分散故障发生的可能性；
3、需要彻底打破工艺系统设备配供控制系统的模式，在控制系统与工艺设备接口方面存在很多问题。

但控制电缆及其安装费用较高。

分散dcs或plc＋本地i/o的方案可以有效地减少控制电缆及其安装费用，且从理论上讲分散了故障发生的可能性，但由于分散到各辅助系统的dcs或plc规模较小且各自的控制内容及其重要性差别较大，位置凌乱不便于采取必要的冗余和运行维护措施。

集中dcs或plc＋远程i/o由于采用完全集中的dcs或plc控制，故存在和集中dcs或plc＋本地i/o方式一样的问题，但i/o设备分散在各个车间，可以达到减少电缆的耗量和安装费用的目的。

分系统集中dcs或plc＋远程i/o的形式是对集中dcs或plc＋
远程i/o的改进。

针对各系统分区按集中dcs或plc＋远程i/o方式设置控制系统，再通过通讯接口机连接在集中控制点统设置上位机。

可以有效地减少电缆及安装费用，同时又避免了集中dcs或plc 控制的缺点。

五、结论
（一)设置全厂辅助附属生产系统集中监控网络（辅控网）集中监控。

并且根据情况选用合适的控制网络结构。

（二)在设置全厂辅助车间集中监控网络的同时，主要辅助车间（水、灰、煤）车间内仍配置子系统操作员站，以方便调试、检修及网络紧急事故时的备用。

（三)plc控制方案技术上成熟、可靠，具有一定的先进性。

同时dcs近几年也越来越多的被用于辅助控制系统，并且技术上已毫无问题，选用与机组相同的dcs设置+远程i/o子站或一期工程尽量采用同一厂商plc对电厂今后的运行、维护管理、人员培训及备品备件带来很大的方便。

（四）对于目前蓬勃发展的核电站，核电安全重于泰山的理念则要求一般采用控制分散方式来风险分散化，作者参与过的几个核电站工程则采用分散dcs或plc＋本地i/o比较多。

参考文献：
\[1\]陈荣.关于电厂辅助车间控制系统方案的优化\[j\].江西电力职业技术学院学报,2008.
\[2\]韦思亮,申斌,孟庆杭.基于plc的火力发电厂辅助车间控。