DCS辅网一体化在华润盘锦热电厂中的应用
摘 要：该文将传统辅助控制系统与辅网DCS系统进行对比，介绍了辅网DCS一体化的优势。通过列举辅网一体化DCS在盘锦热电厂应用的实际案例，介绍了DCS在该厂的配置、网络连接、第三方通信、GPS校时等设计情况。通过改进辅网一体化形式，提升了运行人员的技术水平，电厂也因此受益，提高了经济效益。
关键词：辅网一体化；DCS；网络；节能增效
中图分类号：TM62 文献标志码：A
0 前言
华润电力（盘锦）项目1期装机容量2×350 MW，机组辅助车间控制系统覆盖化学水及水处理、空压机、除灰、暖通、脱硫、输煤等系统。辅网集中控制设立在单元主控室，打破了传统的全厂辅助车间分散式运行管理模式。自投产以来，控制系统运行良好，新的设计理念和管理模式明显提高了运行人员的技术水平及安全经济效益。
1 集中辅网与传统辅控区别
火力发电厂的辅控外围设备，在传统的控制方式上是将各个子系统独立开来，通过在生产系统附近设立单独的控制室进行控制，完成整个生产过程。每个系统相互独立，多数控制系统按照PLC+“上位机”模式设计，需要较多运行人员参与控制。传统方式辅控网络关系如图1所示。
辅助车间集中控制网（简称“辅网”，BOP）是利用先进的计算机、通信和网络技术，将相互独立的各辅助外围系统连接在一起，实现集中控制。随着火力发电厂生产模式的改变，降低发电成本、环保排放达标、减少运行人员数量、提高劳动生产率和经济效益，辅网集中控制必然成为辅助外围设备控制的发展趋势。通过以太网技术，将分散在现场各个部分的子系统通过DCS硬件完成数据采集及控制，利用统一的上位机操作软件，实现“辅网”控制。如图2所示。
一体化辅网控制系统克服了原有系统独立且分散的缺点，加速了系统的运行效率，合理、有效地进行辅网系统软、硬件设计，统一监控界面、统一风格、统一操作方式，方便、灵活地进行切换和调用，完成各辅网运行状态的实时监控，实现真正的远程控制。
与传统的分散式辅控系统相比，辅网的优点主要体现在以下几个方面：
（1）由于辅助车间系统采用DCS一体化系统，借助搭建的高速以太网络，真正实现了辅助车间集中监视及控制，整合资源。将分布在现场的各生产车间内操作员整合在辅控车间内，实现生产车间无人值守。
（2）辅助车间控制系统一体化，DCS系统为同一系列品牌，DCS设备集成度提高，备件同一化，可达到減少库存储备、降低人工维护费用及生产成本的目的。
（3）辅助系统生产设备的多种通信传输方式，可通过DCS兼容的接口协议，统一实现数据的传输和采集。
（4）辅网控制系统的一体化，在优化了生产流程的同时，也对运行人员提出较高要求，必须要熟悉生产工艺和工艺流程，提高人员的技能水平和综合素质。
2 集中式辅网系统介绍
2.1 和利时辅网在国内机组配置简介
华润电力（盘锦）项目装机容量为2×350 MW，辅助控制系统选用和利时公司生产的HollySys MACS 6系统，编程软件为和利时自主研发的Auto Think，硬件选用SM系列，配合操作软件MACS 6.5.1，完成整套机组辅网的集中监控。辅网系统按照生产设计了28个现场控制站，分为脱硫、化水、输煤、除灰4个系统，完成整个一期工程辅控网集中控制。
2.2 辅网网络系统设计概况
集中辅控网络作为DCS系统传输的神经线，必须秉承安全、可靠的原则设计。盘锦项目整个辅网系统的控制站按照生产系统的划分，布置在各个生产车间附近单独的电子间内，各远程控制站之间的通信采用冗余双路单模光纤进行通信，再经光电转换器转换信号后，接入设置在主厂房的交换机，完成数据的传输及控制。
输煤系统的生产车间分散性较大，扩展柜多，设备重要性较高，在设计网络时，为避免网络单个节点故障影响下游扩展柜故障，扩大故障范围，输煤系统的远程网络采用了“并联”方式接入主控制柜网络系统，各个远程控制站冗余网络通过DP-Hub接入，避免网络“串联”连接方式的上游节点故障影响下游网络带来的隐患。
每个控制站网络设置为128A、129A、128B、129B四段网络，网络互为冗余，可实现无扰切换。工程师站、历史站、操作员站作为上层网络的一个节点，通过设置的冗余的网络128、129接入DCS以太网。
2.3 MACS 6.5.1网络设计与以往版本区别
和利时DCS研发的上一代操作系统MACS 6.1.5与现今使用的MACS 6.5.1有较大差异。MACS 6.1.5采用星形网络，所有上层网络与下层网络通过互为冗余的I/O服务器进行交互，所有的数据经过I/O服务器处理后，信息传递到下层网络，同样，下层网络采集的数据也是经过I/O服务器处理后传输到上层网络。上层网络需要多增加130、131网段，加之服务器、交换机等设施。增加了成本。
新版本MACS 6.5.1的控制系统取消了I/O服务器。辅网新系统的工程师站、操作员站等上层网络，不再通过I/O服务器完成上层网络实现与下层网的连接，取而代之的是冗余的高速总线型网络。总线型网络不仅节约了I/O服务器节点，减少了数据传输周期，提升了网络实时处理能力，降低了负荷率，消除了服务器出现故障带来地对下层网络的影响，使数据传输更可靠、更快速。
2.4 辅网GPS校时原理
GPS系统校时分为单域的系统校时和多域的系统校时，盘锦项目辅网DCS整个辅网都划分在一个网络中，校时系统为单域校时，校时信号设计比较简单。
辅网校时信号取自电气系统GPS系统，通过485电缆接入和利时ATS3200校时机箱，再由RJ45网线送至2台历史站的网口，所有上位机都接收历史站校时信号。
2.5 辅网系统与外部控制系统连接方式
该系统与外部设备系统通信时有多种通信协议可选，盘锦热电厂SIS系统采用OPC协议，与湿式除尘器系统选用485通信方式。辅网系统整体分为一个域，上位机需安装和利时的HOLLiAS Comm通信软件，对应启动一套就可实现通信及数据的采集，上位机也可以安装操作员在线软件，同时运行以上2种软件不发生冲突，可兼做操作员站使用。
2.6 辅网系统接地方式
DCS系统的接地主要分为2种：保护接地和屏蔽接地。保护接地是保护人身安全和设备安全的接地，盘锦项目辅网的保护接地方式是将操作员站、工程师站及现场控制站的保护接地点串联后，接入DCS系统专用的公用的接地铜排，再由一根总线接入“大地”。通常这些铜排设置在电子间下层的电缆夹层接地柜中。屏蔽地的主要作用是抑制外界电池干扰，同时也防止设备产生的磁场影响其他设备设置的一种接地，屏蔽地的接地方式将各控制站的接地点，并联接入接地铜排。设置在远程的扩展柜，机柜的保护地和屏蔽地分别接入附近没有大功率电机工作的电气系统接地柜中。
3 结语
DCS辅网一体化的出现，改变了以往各子系统PLC的传统配置，将各分散的生产车间的通过可靠的网络结构进行连接，将控制部分集中在一个控制室中，完成各生产系统的控制。盘锦热电厂一体化的设计，提高了辅助系统的可靠性，以便其能适应高度自动化的控制功能。同时，使运行人员必须熟悉各种辅助车间生产流程和生产工序，提高生产技能及运行水平，就地控制室实现“无人值守”目标，达到减员增效的目的。
参考文献
[1]刘晓冬，孙字.辅网集中控制系统在大型火电厂中的应用[J].宁夏电力，2010（s1）：197-200.
[2]柳广田.脱硫DCS控制系统分域在国华呼伦贝尔电厂的应用[J].城市建设理论研究，2014（10）：1.
[3]孙耀杰，宿志田.火电厂辅助车间集中监控系统[J].中国电力教育，2010（6）：418.