摘要：信息化是現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。Ovation系統(tǒng)的多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正是應(yīng)這種需要而提出。這種多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不僅可以集成多個(gè)Ovation系統(tǒng),而且可以和輔控PLC進(jìn)行集成,形成一個(gè)統(tǒng)一的工廠控制網(wǎng)絡(luò)。 概述 數(shù)字化電廠是現(xiàn)代電力工業(yè)的一個(gè)主要發(fā)展方向。數(shù)據(jù)集成、綜合優(yōu)化應(yīng)用、決策支持則是用戶因應(yīng)現(xiàn)代化管理,對(duì)控制系統(tǒng)的新需求。Ovation系統(tǒng)的多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正是應(yīng)這種需要而設(shè)計(jì),能夠通過核心交換機(jī)集成廠區(qū)內(nèi)的多臺(tái)機(jī)組DCS、公共系統(tǒng)、輔助控制系統(tǒng)等,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)映射、互鎖操作、時(shí)間同步、數(shù)據(jù)集成等綜合應(yīng)用,能夠支持操作人員在同一控制室里面對(duì)多臺(tái)機(jī)組進(jìn)行監(jiān)視和操作,同時(shí)也簡(jiǎn)化了歷史數(shù)據(jù)的采集和存儲(chǔ)。 多網(wǎng)絡(luò)方案 Ovation多網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)就是利用一對(duì)冗余的核心交換機(jī),對(duì)多個(gè)機(jī)組網(wǎng)絡(luò)或 者輔助控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián),不僅支持快速以太網(wǎng),還支持T1線路、幀中繼、VPN通道等。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間可以通過路由器進(jìn)行隔離,以確保各個(gè)網(wǎng)絡(luò)的獨(dú)立性和安全性。冗余的網(wǎng)絡(luò)連接,支持故障自動(dòng)切換,極大地提高了多網(wǎng)絡(luò)的安全性。多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為用戶帶來的好處有： > 更為靈活的操作性和安全性：只要具備足夠的權(quán)限和功能設(shè)置,用戶可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的任一臺(tái)工作站上完成其他機(jī)組的監(jiān)控功能。而多網(wǎng)絡(luò)體系本身將處理這種復(fù)雜的安全操作限制。 > 單一的工程控制中心：用戶可以將全廠控制室縮減為一個(gè)控制中心,減少投資,也簡(jiǎn)化了與集團(tuán)總部之間的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系。 > 跨網(wǎng)絡(luò)功能：通過多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),用戶能夠擁有跨網(wǎng)絡(luò)的全部工程師和操作員站功能。如果喜歡,用戶可以將所有機(jī)組的報(bào)警或者監(jiān)視畫面統(tǒng)一顯示到一臺(tái)工作站上。 > 支持不同版本的集成：對(duì)于Ovation 系統(tǒng),多網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)支持不同的Ovation版本、不同的平臺(tái)（Windows和Solaris）,甚至是不同的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（快速以太網(wǎng)與FDDI）之間的集成。 事實(shí)上,多網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要應(yīng)用于集成兩類系統(tǒng)：遠(yuǎn)方Ovation系統(tǒng),如公用系統(tǒng)或者脫硫系統(tǒng)等,和輔助控制系統(tǒng)。 與遠(yuǎn)方Ovation系統(tǒng)的集成 以兩臺(tái)機(jī)組加公用系統(tǒng)為例,兩臺(tái)單元機(jī)組配置獨(dú)立的冗余網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,形成獨(dú)立的LAN網(wǎng);公用系統(tǒng)也配置獨(dú)立的冗余網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,形成獨(dú)立的公用系統(tǒng)。公用系統(tǒng)的控制器通過公用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 在單元機(jī)組網(wǎng)絡(luò)和公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上配置一對(duì)冗余的核心交換機(jī),具有多層交換功能并具有路由功能,負(fù)責(zé)#1,#2機(jī)組及公用部分的數(shù)據(jù)交換,以形成多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在具體的實(shí)現(xiàn)上,可以采取如下兩種方式： > 第一種是將公共網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)直接連接到核心交換機(jī)上,如圖1所示。這種連接的優(yōu)點(diǎn)是公共網(wǎng)絡(luò)和單元機(jī)組網(wǎng)絡(luò)處于對(duì)等地位,公共網(wǎng)絡(luò)易于擴(kuò)展而形成一個(gè)功能豐富的公共系統(tǒng)。華能玉環(huán)電廠4×1000MW的網(wǎng)絡(luò)就是采取這種方式,其公共系統(tǒng)涵蓋了機(jī)組公用、電氣公用段功能。 > 第二種是將公共網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)連接到某臺(tái)機(jī)組的根交換機(jī)上,如圖2所示。這種連接方式的優(yōu)點(diǎn)是直接將公用系統(tǒng)和單元機(jī)組相連,更便于從機(jī)組操作站上對(duì)公用系統(tǒng)進(jìn)行操作。山東鄒縣電廠2×1000MW的公共網(wǎng)絡(luò)就是采取這種方式。 多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中,從物理及網(wǎng)絡(luò)定義上,公用系統(tǒng)點(diǎn)相當(dāng)于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)點(diǎn)。具體的掃描方式與OVATION系統(tǒng)掃描第三方設(shè)備的信號(hào)點(diǎn)一樣,即：第三方設(shè)備或系統(tǒng)點(diǎn)源于OVATION控制器,而由第三方的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行更新,并通過OVATION控制器將第三方的點(diǎn)掃描到系統(tǒng)。對(duì)于公用系統(tǒng),它就相當(dāng)于一種遠(yuǎn)程Ovation網(wǎng)絡(luò),本地網(wǎng)絡(luò)可通過以下途徑完成遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的點(diǎn)掃描： > 生成設(shè)備驅(qū)動(dòng)-生成序列號(hào) > 組態(tài)I/O設(shè)備-定義I/O Drive Type: EXTERNAL OVATION NETWORK > 掃描點(diǎn)-Register Mapping 這樣,公用系統(tǒng)的點(diǎn)就可以在本地網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行操作監(jiān)控,包括畫面顯示。對(duì)于操作權(quán)限問題,可以通過軟件連鎖來完成,通常定義#1機(jī)組優(yōu)先權(quán)最高,#2機(jī)組次之。連鎖邏輯如下： > #1機(jī)組可以直接操作 > #2機(jī)組必須經(jīng)連鎖邏輯確認(rèn)#1機(jī)組沒有操作,并進(jìn)行控制權(quán)口令切換后,才能操作。 與輔助控制系統(tǒng)PLC的集成 在電廠中,除了單元機(jī)組的控制系統(tǒng)外,還有很多由PLC所組成的輔助控制系統(tǒng),如輸煤、化學(xué)水處理、除灰等系統(tǒng)。Ovation開放式結(jié)構(gòu)提供了多種與PLC的集成方式,可以在 PLC上執(zhí)行的對(duì)獨(dú)立現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和過程邏輯的控制能力,也可以在Ovation系統(tǒng)中用于高級(jí)控制和支持信息通訊策略: > 數(shù)據(jù)鏈接卡（LC: Link controller）：提供兩個(gè)RS-232/485串行口,支持MODBUS RTU和ASCII協(xié)議,能夠同時(shí)傳輸命令和數(shù)據(jù)消息。采用兩個(gè)數(shù)據(jù)鏈接卡,可以實(shí)現(xiàn)與PLC設(shè)備的冗余鏈接,確保通訊的安全可靠性。 > 控制器上的以太網(wǎng)端口：Ovation控制器提供多個(gè)以太網(wǎng)端口與第三方設(shè)備相連,如MODBUS/TCP、Allen-Bradley PLCs DF-1、Profibus、Foundation Fieldbus等設(shè)備。 > 交換機(jī)端口：與控制器的以太網(wǎng)端口使用方法類似,Ovation網(wǎng)絡(luò)的交換機(jī)支持直接將第三方設(shè)備,如MODBUS/TCP、Allen-Bradley PLCsDF-1、Profibus、Foundation Fieldbus等設(shè)備。 尤其Allen-Bradley PLC,可以和Ovation網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)無縫集成,無需其它硬件或者模塊可以進(jìn)行直接互連,還可以使用Allen-Bradley 工具從Ovation 工作站實(shí)現(xiàn)對(duì) PLC 的組態(tài)。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)端口最多可以配置五個(gè)全負(fù)荷的PLC。 廠級(jí)網(wǎng)絡(luò)控制網(wǎng)絡(luò) 圖3為電廠廠級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)示意圖,是一個(gè)兩臺(tái)單元機(jī)組的電廠樣例。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)通過核心交換機(jī),將兩臺(tái)單元機(jī)組網(wǎng)絡(luò)、公共系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、FGD網(wǎng)絡(luò)、輔助控制系統(tǒng)等都連接到一起。廠級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了機(jī)組控制系統(tǒng)、公用系統(tǒng)、脫硫脫硝系統(tǒng)、輔助控制系統(tǒng)的連接。整個(gè)廠級(jí)控制網(wǎng)絡(luò)采用支持第三層交換的冗余千兆快速以太網(wǎng)交換機(jī)構(gòu)成核心交換系統(tǒng),每個(gè)分支控制系統(tǒng)采用冗余的快速以太網(wǎng)交換機(jī)形成冗余配置;每個(gè)分支控制系統(tǒng)與核心交換機(jī)之間均采用冗余的雙絞線或者光纖實(shí)現(xiàn)互連。但每個(gè)分支控制系統(tǒng)都占據(jù)獨(dú)立的虛擬網(wǎng)段（VLAN: Virtual LAN）,未經(jīng)路由設(shè)置無法進(jìn)行跨網(wǎng)絡(luò)相互訪問。以上分支網(wǎng)絡(luò)中,除1號(hào)機(jī)組DCS可以訪問公共系統(tǒng)、2號(hào)機(jī)組DCS可以訪問公共系統(tǒng)外,其余分支之間無法相互訪問。這種虛擬網(wǎng)段設(shè)置的主要目的是保證各個(gè)分支控制系統(tǒng)之間不受干擾,保護(hù)各自的獨(dú)立性。 與SIS之間,則是通過各個(gè)OPC Server站和路由器相連。SIS網(wǎng)絡(luò)不能直接與控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)相連,以確保控制系統(tǒng)的安全性。 總結(jié) Ovation多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是應(yīng)用廣泛、技術(shù)成熟的集成方案,為全廠控制系統(tǒng)集成提供了便利,使得系統(tǒng)間的集成監(jiān)視和互操作成為可能,能夠有效地節(jié)省控制室成本和人力成本,實(shí)現(xiàn)整個(gè)電廠的信息化和數(shù)字化,最終提高生產(chǎn)效益。 Ovation多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在電廠應(yīng)用案例很多,從Ovation第一套多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在內(nèi)蒙古托克托電廠實(shí)施至今,幾乎所有的多單元機(jī)組Ovation都采用了這種多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),幾乎所有的使用Ovation的華能系統(tǒng)電廠都集成了輔助控制系統(tǒng)。在越南的海防電廠2×300MW項(xiàng)目,我們采用多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了全廠控制系統(tǒng)的一體化,即：整個(gè)輔助控制系統(tǒng)采用一套Ovation實(shí)現(xiàn),并且與單元機(jī)組Ovation形成多網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。