电站电厂辅助控制SCADA系统设计

电站电厂辅助控制SCADA系统设计

李 德

（哈尔滨电站设备成套设计研究所有限公司 黑龙江 哈尔滨 150046）

摘 要： 介绍一套电站电厂辅助控制SCADA系统设计和实现。系统融合计算机技术、网络通信及信息管理技术。描述系统的组成、网络结构及数据采集并利用iFIX软件平台开发上位机监控系统。实测证明，该系统运行稳定可靠，监控界面操作方便，提高生产效率。

关键词： 辅助控制；组态；SCADA系统；C/S架构；B/S架构

中图分类号：TM764 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2012）0610037－01

的传感器、调节器和仪表等都分配了一个从站站号，便于0 引言

PLC采集监控电厂电站辅助控制网络信息。过程监控层PC机采随着对电站电厂提出更高要求的同时也加速了电站发电设用iFIX软件开发，与PLC通讯实现上位机监测控制，并建设备更新、改造的步伐，然而对于电站电厂来说，其不仅仅是要SCADA系统冗余，使网络上的所有MMI（人机界面工作站）都通改进设备，还要加强设备间的协调配合能力。针对这个问题，过SCADA1进行监测控制，但同时保证SCADA2与SCADA1实时数据结合电站电厂工作段的复杂性、控制元件较为分散的特点设计同步、历史数据同步等。然后通过通信控制器将数据信息传送了电站电厂辅助控制SCADA系统，该系统融入了计算机技术、至生产管理层，工程师们可以通过工厂内部局域网对电站辅助网络通信及信息管理技术，可实时、准确、有效的监控电站电控制网络参数形成配方存储，自控工程师们可以按实际情况调厂运行信息，增强了各工程师站之间的协调合作能力，使管理用需要的配方下载到现场控制层上的PLC机上执行。最后再由者能够及时掌握发电信息并作出宏观调控，实时在线故障诊断WEB服务器将生产信息以WEB形式发送到企业经营管理层，使经功能也能让操作员及时排除故障，从而提高了效率，降低了损营者通过WEB浏览器及时把握联动线生产信息。

耗。

该网络系统具体实现的功能有：

1 电站电厂辅助控制SCADA系统总体方案

1）数据采集。该网络系统可以实时采集电厂电站辅助控电厂辅助工艺流程复杂，且底层的控制设备分散到各处，制网络动态工艺参数，并在监控站上位机显示，也可从实时/历各系统运行相互独立，要求协调配合程度高，因此实时有效的史数据库中提取信息，并在生产过程中的报警信息予以显示，传递生产信息尤为重要。围绕这个特点，设计了一套电站电厂实现报表打印输出所需的信息。

辅助控制SCADA系统，该系统架构图如图1所示。

2）在线自校正。可在SCADA服务器或PLC程序中存储一些经过长期研究或经验所得的自校正系统程序，如有一些分析项目，如煤、灰、水样的分析，与其相关的设备和传感器易发生故障，这时必须要求在服务器中存储一些配方，在遇到故障时可以立刻报警并作出相应处图1 系统架构图

为了保证操作员对电厂辅助控制网络进行实时监控操作、工程师电厂辅助控制参数的设置以及管理者对电站信息的及时了解和宏观决策。SCADA系统采用了分层次结构化设计，且运用了的C/S（Client/Server）和B/S（Browser/Server）架构。如图1所示，过程监控层和现场控制层采用了现场总线作为通讯媒介，西门子S7-300作为现场控制层的主站，为DP从站内

理。在线自校正功能解决了各工作段故障自动解决，缓解了操作员的工作强度，提高了系统智能化程度。

3）网络浏览和可视信息服务。借助电站电厂辅助生产局域网和监控组态软件，所有线上计算机终端授权后均可浏览控制系统的实时数据和监测画面。通过网络传输，决策者可利用WEB浏览器实现胎面联动线生产信息综合查询、远程诊断等信息服务功能。

2 实时性设计

2.1 数据采集处理策略

1）OPC协议的应用。电站电厂辅助控制SCADA系统实时数据库使用OPC（OLE for Process Control）协议，iFIX软件系统中集成OPC驱动，利用PC Access录入电厂辅助控制网络中所有采集到的模拟、数字信号和PLC发布指令所用到的寄存器信息，然后iFIX调用PC Access中的数据实现与PLC通讯，不管现场设备类型如何，OPC协议下的客户端都以统一的方式去访问，以最快的速度获取现场设备装置中的数据，提高了生产过程中信息的传输速度。

2）控制点位的选择。根据现场工况，严格认真选择电厂辅助控制点位，以此减少服务器压力，对于一些能不采集的点就不去采集；对于必要的数据采集点，按照对实时性需求的高低程度进行划分，即将各个数据点的采集周期分层次设定，实时性要求

高的尽量缩短数据采集周期，反之则尽量延长采集周期。

（下转第54页）

1）根据公司综合安排计划，认真论证目前4吋线工艺加工能达到、也一定能达到其“M”版芯片面积的水平。更重要一水平，确定CD2822C所用设计规则。

点，领导决策放弃5吋上4吋，虽然芯片面积牺牲了些，但对调2）线路图选择。选择原版功能完整图为好。（国内商家节、保证4吋线满负荷生产将发挥重要作用。

情况：A公司（M代码）、C公司（YG代码，单层铝）均用原始线2）调研能发现最新动态，能更好的了解竞争对手。开展路图；B公司版图按原线路布元件，但铝版有二管弃连）

缩版评估，进行缩版设计在近一段时期内将是双极IC设计、制3）样板借鉴。经解剖、读图、分析多个版本，觉得B公司造商面对严峻收益挑战取胜之法宝。

的版本设计风格最紧凑、活泼，芯片利用率高，可作为重点借附图：

鉴版本。（B公司版本具有创新、开拓性，勇气可敬。若无专利之虑，有成功先例，大胆借用。）

4）元件几何图形优化。小信号前置部份晶体管原则上按比例缩小，并适当合理归类，慎重处理好比例恒流源成组管的结构及比例关系（K336的处理方式本人认为有值得商榷之处）；大信号输出管面积宜采用保守缩法，取比“M”版大1/4～1/3，其发射区采取工字状，这对周长、面积有利，对开二铝通孔也方便。

5）布局、布线。由于我们安排上的是4吋线，技术支持的环境与B公司不同，设计规则有一定的差异，但在布局、布线上有可借鉴之处：第1、3脚保护管排在压点下；PN结电容排在4a、5压点下（若需更大些还可以4b、8也利用起来）；二输出地、二前置地均采取合二为一；主要地线布外围、电源线走中间。基片面积将得到充分利用（见附图）。

6）主要工艺技术。ρvg 0.8～1.0Ω·cm；Tvg 5～6μm；2～3μm套刻；对通隔离；离子注入；双层布线工艺。

本调研由产品项目组潘佳萍、唐雪冬二同事一道开展工作。

3 结语

1）TDA2822产品自意大利SGS公司推出后，产品行销全球。进入国内，因其市场需求量巨大，销量也长久不衰，从而作者简介：

仿制的公司也众多。但价格已不可与往日相比，只能适者生林云（1958-），广西陆川人，1982年元月毕业于武汉大学物理系存。面对严峻的市场，我们的现版本想赢利已显得力不从心，半导体物理专业，82年以来一直从事集成电路的设计和研制工作，先后所以也只有走继续缩版，降低芯片的单位成本，增强竞争力。获“七·五“、”八·五“国家重点科技攻关荣誉证书；获省、部科技目前的缩版计划尽管我们将采取的设计规则比“M”版要大，但进步奖三项，现为华润矽科微电子有限公司高级工程师。

通过上面的分析，可以预见经过精心的、合理的设计后，我们

3）数据处理。原始数据主要由建立的实时数据库来存储格，通过清晰明朗的界面合理操作，严格控制了企业实施这一和处理，而对数据的加工分析如运行所需的运算算法规则尽量系统的运营成本和资源投入。WEB网络的应用，使组态软件实存储到PLC中进行。

现了范围内的实时在线监控，成为了企业决策者和生产过程的2.2 数据传输介质选择

纽带，扩展了系统功能，优化了系统结构。不仅如此，在国内现场控制层和过程监控层采用的是Profibus-DP现场总电站电厂辅助控制系统相对落后的背景下，电站电厂辅助控制线，它是一种简单、高速（数据传输速率9.6Kb/s～12Mb/SCADA系统的建设为改造传统电厂辅助控制系统提供了新方s）、经济的底层现场网络，可以满足现场控制器与分散I/O之案，从成本效益来看，若将该系统实施在传统生产系统的改造间的高速实时通信要求。而对于生产管理层和企业经营管理层计划中，系统正常运转所带来的经济效益明显弥补了改造及维的工厂局域网和WEB网则改造成千兆光纤、百兆到桌面的高速护期间投入成本，可以预见该系统应用前景乐观，适于推广。

网络，遵守“高速、稳定、安全、可靠”的原则进行了建设和参考文献：

完善，具体施工时应注意：SCADA1 Server和SCADA2 Server建[1]吕玲、夏明，火电厂辅助车间集中控制方案研究[J].中国电力，设在现场采集对象旁边，尽可能缩短采集工作站与DCS之间的2009，42（8）：36-40.

数据传输线路距离；核心交换机和SCADA站点必须用光纤直接[2]王芝娟，蒲石河电站计算机监控系统方案比较[J].东北水利水连接，不通过光纤收发器进行光电转换，减少传输环节，提高电，1996（1）：35-40.

传输效率。

[3]李庆飞、陈乐庚，参数自调节模糊PID控制在胎面联动线直流调2.3 应用层的网络架构

速系统的应用[J].科学技术与工程，2012，12（4）：754-758.

整个SCADA系统采用了C/S和B/S两种架构，要根据工厂情[4]李壮扬、林广银，沙角C电厂辅助控制网络系统一体化改造[J].广况合理分配好两种网络架构，如操作员总控制站和工程师站要东电力，2008，21（3）：64-67.

采用C/S架构的客户端，而作为像工厂的决策者只需要通过[5]张颖、粟时平、梁运华，基于Internet/Intranet技术的SCADA/EMS WEB浏览器了解工况信息的则采用B/S架构的客户端。

设计[J].高压电技术，2005，31（9）：65-68.

3 结语

[6]周旭，SCADA系统的设计与应用研究[D].济南：山东建筑大学，电站电厂辅助控制SCADA系统革新了自动化系统的设计风

2009.

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