本文提出了電廠輔助系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)監(jiān)控的經(jīng)濟(jì)及管理上的合理性，技術(shù)上的可能性，并結(jié)合電廠目前輔助控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀，提出技術(shù)方案。 1 引言 隨著電力系統(tǒng)改革的進(jìn)一步深入，保證設(shè)備優(yōu)質(zhì)高效的運(yùn)行，提高勞動生產(chǎn)率，進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益成了電廠發(fā)展的目標(biāo)?；痣姀S輔助系統(tǒng)的自動化控制是全廠熱工控制的重要組成，其自動化水平直接影響全廠的自動化水平。因此，發(fā)電廠在對主設(shè)備技改及機(jī)組控制系統(tǒng)的DCS改造的同時，也加強(qiáng)了對輔助系統(tǒng)控制系統(tǒng)采用PLC技術(shù)的改造，新建機(jī)組輔助系統(tǒng)的自動化水平也相應(yīng)大大提高。但總體來看，各輔助車間控制系統(tǒng)互不聯(lián)系，與DCS間也鮮有通訊，形成多個自動化孤島，造成運(yùn)行管理不便，人員浪費(fèi)嚴(yán)重，生產(chǎn)效率不高，影響全廠自動化水平的進(jìn)一步提高。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，通訊及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的成熟，將火電廠各輔助車間聯(lián)成一體，實(shí)現(xiàn)輔助系統(tǒng)的集中監(jiān)控也成為可以實(shí)現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)。 電力規(guī)劃院在2002年召開的“電廠自動化若干問題研討會”上的主要意見也指出：“隨著輔助系統(tǒng)自動化水平的不斷提高，目前絕大多數(shù)新建電廠都考慮了輔助系統(tǒng)PLC集中控制網(wǎng)絡(luò)，為確保輔助系統(tǒng)PLC集中控制網(wǎng)絡(luò)的正常投運(yùn)，在初步設(shè)計(jì)階段應(yīng)對水、灰、煤PLC集中控制網(wǎng)絡(luò)及全廠輔助系統(tǒng)PLC集中控制網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行統(tǒng)一布線規(guī)劃，并提出相應(yīng)的輔助系統(tǒng)PLC集中控制網(wǎng)絡(luò)布線規(guī)劃圖?！? 根據(jù)國家電力公司《火電廠熱工自動化技術(shù)改進(jìn)研究》課題組調(diào)查顯示，火電廠輔助車間監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和集中控制任重道遠(yuǎn)。被統(tǒng)計(jì)的裝備125MW及以上容量的168個火電廠中只有21個電廠不同程度實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化，大批電廠的不少輔助車間集中控制還沒實(shí)現(xiàn)，輔助車間運(yùn)行人員過多，嚴(yán)重影響這些電廠減人增益的實(shí)現(xiàn)。預(yù)計(jì)，隨著單元機(jī)組DCS改造的逐步完成，輔助車間自動化改造將很快全面開展。 2 火電廠輔助系統(tǒng)的特點(diǎn) 火電廠輔助系統(tǒng)包括輸煤系統(tǒng)、燃油泵房、除灰除渣系統(tǒng)、化學(xué)水處理系統(tǒng)、凝結(jié)水處理系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、鍋爐吹灰系統(tǒng)等，它們的正常運(yùn)行是機(jī)組甚至整個電廠安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要保障。其主要有以下幾個特點(diǎn)： （1）地點(diǎn)分散；除鍋爐吹灰系統(tǒng)外，輸煤系統(tǒng)、燃油泵房、除灰除渣系統(tǒng)、化學(xué)水處理系統(tǒng)、凝結(jié)水處理系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)等遍布于全廠，且?guī)缀蹙邢鄳?yīng)的控制室及配備有相應(yīng)的運(yùn)行人員。 （2）非連續(xù)控制，除循環(huán)水系統(tǒng)外，其余系統(tǒng)幾乎都是間歇式運(yùn)行，即在一定的要求后才進(jìn)行操作，滿足一定的條件后，系統(tǒng)停止運(yùn)行，等待下一次運(yùn)行。 （3）主控室要求隨時對輔助系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行掌握，以保證整個電廠的正常運(yùn)行。 （4）各系統(tǒng)應(yīng)處于健康狀態(tài)，出現(xiàn)問題應(yīng)及時處理，否則將影響全廠的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 3 控制現(xiàn)狀及存在問題 輔助控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀可以大致歸納如下： （1）主要輔助控制系統(tǒng)的核心大部采用以PLC加上位計(jì)算機(jī)組成的控制系統(tǒng)，一些略為次要的輔助控制系統(tǒng)也逐步采用小型PLC進(jìn)行控制，未采用PLC的則采用就地手操、遠(yuǎn)操和組合儀表等常規(guī)控制裝置。 （2）輔助控制系統(tǒng)的集成較為分散，往往由不同的廠家供應(yīng)，造成各個控制系統(tǒng)的PLC種類不一樣。 （3）開關(guān)量控制占據(jù)著輔助系統(tǒng)控制的核心，大量的閥門、電磁閥、電動機(jī)等要受聯(lián)鎖條件的邏輯控制，主要以設(shè)備的狀態(tài)、閥門的開關(guān)、電機(jī)的啟停、壓力流量和料液位的限值等條件進(jìn)行控制。 （4）主要輔助系統(tǒng)如輸煤系統(tǒng)、燃油泵房、除灰除渣系統(tǒng)、化學(xué)水處理系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)等需提供專門的控制室并配備一定數(shù)量的運(yùn)行人員進(jìn)行值班操作。 （5）各個控制系統(tǒng)相互獨(dú)立，系統(tǒng)信息與主控室及相互之間的交換幾乎沒有，更不用說與MIS之間的信息交換了。 因此輔助系統(tǒng)的控制現(xiàn)狀帶來以下一些問題： （1）分散的控制室不僅增加了投資及運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，如裝潢、空調(diào)等，而且還不易管理。 （2）PLC的控制造成值班人員工作量少，但總體人員偏多。如某廠機(jī)組主控人員每臺機(jī)組5人，但外圍設(shè)備值班人員達(dá)15人左右。 （3）各個輔助系統(tǒng)與主控室的信息自動交換極少，主控室對輔助系統(tǒng)的控制要求往往通過電話方式聯(lián)系，輔助控制不便而且不及時。 （4）各個輔助控制系統(tǒng)采用不同的硬件和軟件，給備品備件管理、人員培訓(xùn)及維護(hù)造成一定的難度。 （5）各輔助系統(tǒng)的重要信息不能接入MIS網(wǎng)。 4 技術(shù)方案探討 隨著電力改革的深入，上述問題對全廠經(jīng)濟(jì)性的影響會變得越來越明顯，因此國外及國內(nèi)電廠也越來越重視解決這些問題。同時，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展也為解決這些問題創(chuàng)造了充分的條件。 4.1 總體構(gòu)成 實(shí)現(xiàn)輔助系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控可以選擇多種方案，可采用集中控制即將輔助系統(tǒng)的信號接入主控室的DCS系統(tǒng)集中監(jiān)控，也可以采用相對集中即建立幾個相對集中的控制點(diǎn)，先將物理位置相對較近或聯(lián)系較為緊密的輔助系統(tǒng)集中在幾個集中控制點(diǎn)進(jìn)行集中監(jiān)控，然后再將這幾個子網(wǎng)絡(luò)接入DCS和MIS網(wǎng)絡(luò)中去。根據(jù)目前我國火電廠輔助系統(tǒng)控制特點(diǎn)，可將整個輔助控制系統(tǒng)劃分為煤、灰、水三個控制網(wǎng)絡(luò)，煤網(wǎng)絡(luò)可以包括輸煤程控及其相關(guān)的輔助系統(tǒng)、燃油泵房；灰網(wǎng)絡(luò)可以包括除灰除渣系統(tǒng)、干灰輸送系統(tǒng)、電除塵控制系統(tǒng)；水網(wǎng)絡(luò)可以包括化學(xué)水處理、凝結(jié)水精處理、汽水取樣及分析、加藥系統(tǒng)、凈水站、化學(xué)及生活廢水處理、灰水處理、循環(huán)水加藥等系統(tǒng)。其相應(yīng)系統(tǒng)的控制機(jī)柜布置在輔助系統(tǒng)電子間或設(shè)備附近，上位機(jī)操作員站布置在三個控制點(diǎn)的就地集中控制室，實(shí)現(xiàn)操作監(jiān)控功能，控制系統(tǒng)通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器與DCS及MIS相連實(shí)現(xiàn)通訊，實(shí)現(xiàn)在主控室的監(jiān)控終端對輔助系統(tǒng)監(jiān)控。輔助系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控的硬件設(shè)備可跟據(jù)不同的情況選用DCS、PLC加上位機(jī)或現(xiàn)場總線技術(shù)。 在此基礎(chǔ)上形成電廠輔助車間的綜合監(jiān)控系統(tǒng)。這種輔助車間控制系統(tǒng)方案可分為四層：現(xiàn)場層（物理層）、控制層、監(jiān)控層和管理層。 現(xiàn)場層包括現(xiàn)場I／O站和其它控制接口設(shè)備，對現(xiàn)場信號進(jìn)行處理及輸出控制信號。 控制層具體實(shí)施各輔助系統(tǒng)的控制程序，并提供輔助操作功能。 監(jiān)控層實(shí)施按水、煤、灰工藝系統(tǒng)分開的輔助車間監(jiān)控，包括過程監(jiān)視、控制操作、系統(tǒng)維護(hù)等，包括操作員站和工程師站。 管理層實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)車間的信息綜合（包括DCS和各輔助車間），并提供與全廠網(wǎng)絡(luò)的連接，協(xié)調(diào)各輔助車間與主控室DCS之間的運(yùn)行，并管理日常事務(wù)處理，如工作票管理等。 各層之間通過通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)連接，成為一個完整的控制系統(tǒng)。在四個層之間通過通訊網(wǎng)絡(luò)連接在一起，有三種通訊聯(lián)絡(luò)：現(xiàn)場I/O站與控制層CPU站之間的通訊聯(lián)絡(luò)、控制層與監(jiān)控層間的通訊聯(lián)絡(luò)和監(jiān)控層與管理層間的通訊聯(lián)絡(luò)。 4.2 采用DCS的方案 采用DCS控制技術(shù)，利用DCS的遠(yuǎn)程I/O設(shè)備，將信號引入主機(jī)DCS，配合合理的設(shè)計(jì)，進(jìn)行集中監(jiān)控。該方式的優(yōu)點(diǎn)是全廠主設(shè)備和輔助車間可以采用同種DCS，運(yùn)行維護(hù)及備品管理方便。對于新建電廠，如果性能價格比是可以接受的話，可以采用此種方式，但由于新建電廠往往采取分島招標(biāo)，控制儀表分別由不同工藝設(shè)備的供貨商提供，因此業(yè)主和設(shè)計(jì)單位應(yīng)及早協(xié)調(diào)各有關(guān)供貨商解決DCS的選型及控制方案的設(shè)計(jì)。對于老機(jī)組，由于各輔助系統(tǒng)的控制可能已經(jīng)采用了PLC或其它方案，實(shí)行這一方案要推翻原有的控制系統(tǒng)，因此有一定的難度并要考慮成本，不過也有老廠采用此方案，如某電廠1993和1994年建造的2臺200MW機(jī)組即采用新華公司的XDPS——400型分散控制系統(tǒng)構(gòu)成全廠輔機(jī)DCS系統(tǒng)，并按設(shè)備所屬地域分為輸煤、化水、灰渣三個子系統(tǒng)，先實(shí)施輸煤和化水兩個子系統(tǒng)的DCS改造，兩大子系統(tǒng)及輔機(jī)控制室之間采用光纜連接，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)間資源數(shù)據(jù)共享的監(jiān)控一體化；灰渣子系統(tǒng)仍利用原有的（PLC+上位機(jī)）控制系統(tǒng)進(jìn)行增容和完善，最終通過網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)與XDPS——400系統(tǒng)的集成，達(dá)到數(shù)據(jù)的共享和監(jiān)控。在保持控制設(shè)備分散的原則下，最終實(shí)現(xiàn)在#2機(jī)組主控室中輔機(jī)DCS控制臺采用三臺操作員站集中監(jiān)控上述三個子系統(tǒng)的目的。 4.3 PLC+通訊網(wǎng)＋上位機(jī)的方案 對于新機(jī)組，可采用型號相同的PLC加上位機(jī)加網(wǎng)絡(luò)與DCS相連接的方式，使組態(tài)組網(wǎng)、運(yùn)行維護(hù)及備品管理簡單。但對老機(jī)組來說，由于原來各個系統(tǒng)采用的PLC種類可能不一定相同，并且有各自的上位機(jī)，考慮到先進(jìn)與實(shí)用性并舉，可利用原有的上位機(jī)作為網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)，在對不同的通訊協(xié)議進(jìn)行轉(zhuǎn)換后，再接入以太網(wǎng)，然后與DCS和MIS相連，通過控制室里的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。該方案的主要特點(diǎn)是：監(jiān)控層采用PLC控制網(wǎng)絡(luò)，可較好地保證監(jiān)控實(shí)時性；管理層采用靈活的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，便于網(wǎng)絡(luò)互連和系統(tǒng)擴(kuò)展。如某電廠4×300MW機(jī)組輔助系統(tǒng)DCS將除灰控制系統(tǒng)、除渣控制系統(tǒng)和凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)、補(bǔ)水、凈水、反滲透和輸煤控制系統(tǒng)等七個互相獨(dú)立的系統(tǒng)組成一個DCS系統(tǒng)，并要連到主控室中，在主控室的上位機(jī)上統(tǒng)一對各系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，在單元機(jī)組的主控室中設(shè)三臺監(jiān)控上位機(jī)，它們互為熱備，其中一臺兼作工程師站，三臺上位機(jī)各有獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫，信息均來自各輔助系統(tǒng)的PLC，通過交換機(jī)和光纜與各輔助系統(tǒng)的網(wǎng)關(guān)相連，一起組成一個Ethernet網(wǎng)與各輔助系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)連接起來，從而實(shí)現(xiàn)對各自PLC的監(jiān)控。 4.4 輔助系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)具備以下功能 （1）完善的工藝流程圖顯示，設(shè)備狀態(tài)，控制狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時顯示功能，根據(jù)工藝過程和監(jiān)控的具體要求采用多層顯示結(jié)構(gòu)，包括概貌顯示、功能組顯示和設(shè)備細(xì)節(jié)顯示， （2）不同系統(tǒng)及畫面的切換及控制設(shè)備的操作功能，系統(tǒng)及設(shè)備選擇方便簡單，并有操作權(quán)限的設(shè)置與限制，以滿足不同操作層次的要求， （3）參數(shù)報(bào)警及事故追憶功能， （4）歷史參數(shù)與曲線、事故追憶與操作記錄、報(bào)警與報(bào)表的打印功能， （5）上述各種功能的生成，參數(shù)的修改功能（即工程師站功能）， （6）可靠的系統(tǒng)自診斷功能，以便能夠及時診斷系統(tǒng)硬件及通訊網(wǎng)絡(luò)的故障。 5 應(yīng)注意的問題 （1）根據(jù)全廠自動化水平的整體要求和外圍系統(tǒng)的工藝具體特點(diǎn)，確定合理先進(jìn)的整體監(jiān)控方案，以使其既能提高全廠自 動化水平滿足電廠管理改革發(fā)展的需要，又結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際特點(diǎn)，切實(shí)可行。 （2）保證具體方案的安全可靠性。確定的具體技術(shù)方案首先要確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全要求，采用冗余技術(shù)，并設(shè)計(jì)完善的自檢和報(bào)警功能，確保整體網(wǎng)絡(luò)、電源及PLC控制的可靠性。 （3）人機(jī)對話界面應(yīng)清晰明了，主輔畫面之間、總貌與詳圖之間、各個子系統(tǒng)之間及各個不同的工藝系統(tǒng)之間切換應(yīng)方便快速，應(yīng)有正確的操作指導(dǎo)和順控運(yùn)行提示，操作人員易于監(jiān)控。重要操作應(yīng)有提示和確認(rèn)，避免誤操作。 （4）現(xiàn)場預(yù)留好調(diào)試及檢修接口，便于現(xiàn)場調(diào)試及以后的檢修工作。系統(tǒng)還應(yīng)有一定的可擴(kuò)展性和在線動態(tài)修改能力，以適應(yīng)以后的發(fā)展和輔助控制系統(tǒng)的運(yùn)行優(yōu)化。 （5）輔助系統(tǒng)的現(xiàn)場環(huán)境比較惡劣，應(yīng)重視現(xiàn)場一次設(shè)備的選型和現(xiàn)場安裝調(diào)試工作。實(shí)踐表明，一次設(shè)備質(zhì)量的好壞，不僅直接影響控制系統(tǒng)的安裝和調(diào)試工作，而且在系統(tǒng)正式運(yùn)行后，也往往是影響整個輔助系統(tǒng)正常運(yùn)行的主要因素。 （6）提前做好輔助系統(tǒng)運(yùn)行人員的培訓(xùn)工作，使其對各個獨(dú)立的輔助系統(tǒng)均有充分的了解與運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，配合監(jiān)控畫面上有效的運(yùn)行指導(dǎo)和提示，保證系統(tǒng)的正確運(yùn)行。 6 結(jié)束語 （1）實(shí)現(xiàn)電廠輔助系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控可以實(shí)現(xiàn)減崗增效、提高全廠管理水平、提高勞動生產(chǎn)率，進(jìn)而提高電廠的競爭力，使其在面對電力改革的深化過程中處于有利的地位。 （2）計(jì)算機(jī)控制及軟硬件技術(shù)的飛速發(fā)展、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷成熟，結(jié)合電廠輔助系統(tǒng)的工藝和運(yùn)行特點(diǎn)，使得現(xiàn)階段實(shí)現(xiàn)電廠輔助系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控成為可能。 （3）輔助系統(tǒng)計(jì)算機(jī)集中監(jiān)控總體方案的細(xì)致討論，具體技術(shù)方案的周密實(shí)施，安裝與調(diào)試的仔細(xì)組織，是該系統(tǒng)完善的保證。 （4）管理維護(hù)的有效分工，運(yùn)行人員的提前培訓(xùn)，是充分發(fā)揮該系統(tǒng)效益的保障。