火电厂辅助车间集中控制方案研究-.doc

火电厂辅助车间集中控制方案研究吕玲夏明发布时间:2009-09-18摘要：介绍了电厂辅助车间的特点和监控现状，论述了辅助车间集中控制的设计原则和应达到的自动化水平。针对辅助车间集中控制的3个方案，着重分析了可编程控制器(PLC)／上位机方案中的联网方案、分散控制系统(DCS)方案中DCS适应辅助车间集中控制的功能特点、现场总线控制系统(FCS)方案中现场设备信息化对辅助车间集中控制具有的优势。从工程业绩、过程控制能力、集中控制系统建设、不同系统间集成等方面对控制方案进行了对比，指出了以DCS为基础、结合现场总线的应用是辅助车间集中控制的发展方向。关键词：火电厂，辅助车间，集中控制，PLC，DCS，FCS0引言目前，火电机组已普遍采用分散控制系统(DCS)控制技术，实现了机组各项功能的一体化控制，大容量机组实现了全能值班员模式的机组运行监视。DCS为发电机组主机的安全经济运行提供了保证，这种控制方式成为当前公认的主机系统的优秀控制方式。与此形成鲜明对比的是各厂辅助车间运行监控水平相差较大，自动化水平普遍偏低。目前电厂为减人增效，做到辅助车间少人值守或无人值守，正加快实施辅助车间监控网络化和集中控制(简称辅助车间集中控制)，一些电厂实现了按水、煤、灰工艺过程划分的车间级集中控制。还有一些电厂进一步简化水、煤、灰车间级集中控制，实现了厂级辅助车间集中控制。辅助车间控制传统上采用可编程控制器(PLC)，以PLC/上位机监控技术为基础实现辅助车间集中控制是最直接的选择；随着DCS价格大幅下降，尤其是国产DCS价格已低于相应规模的PLC/上位机价格，加之DCS的优秀性能，DCS越来越多地被用于实现辅助车间集中控制；现场总线是当今自动化领域的热点技术，它可以提供更为丰富的控制信息，进而提高系统的监控和管理水平，国内已有在水处理系统中采用现场总线控制系统的应用实例。这3种控制技术为辅助车间集中控制提供了更多的选择，可以在基本不提高系统造价情况下，使辅助车间控制达到与主机DCS相当的控制水平，并提供与主机DCS及其他管理系统联网的可能性。1辅助车间集中控制设计原则和应达到的自动化水平大型火电厂辅助工艺系统约有40多个，所处地理位置分散，各系统运行相互独立，难以与主生产系统的运行和管理完全协调一致。辅助车间集中控制系统应以工艺相对复杂、运行可靠性要求高、工艺过程相近的系统为主线进行控制系统的整合，合并监控点，实现辅助车间的车间级集中控制，如按水、煤、灰划分的车间级集中控制。条件具备时，将全厂辅助车间控制点集中为1个，以达到减员增效、提高辅助车间控制水平的目的。辅助车间系统地理位置相距较远，设备冗杂，现场转动机械和传感器故障率较高，有一些分析项目(如煤、灰、水样分析)尚无法在线监控而需人工实现，同时考虑到运行的安全性，应在问题比较突出的工艺系统电子设备间设置后备操作点。这些后备操作点具备对工艺系统完整的操作、监控能力，但只是在调试、试运行、检修或联网故障时使用，按无人值班考虑。集中监控点在正常运行时完成对辅助车间各系统的监控。实现辅助车间集中控制后，同一工艺系统存在多级监控点如工艺系统级、车间级、中控室级(厂级)，为了安全和防止操作的混乱，对于相同对象的操作，在不同级的监控点之间需具有控制操作闭锁功能。辅助车间系统专业性质差别较大，即使实现了厂级辅助车间监控网络化和集中控制，也应能对车间级以下的监控点的监控范围进行限制，屏蔽其监控范围以外的信息，以防止误操作造成设备损坏。另外，由于辅助车间系统施工调试工期各自独立，已投运的系统不应受到调试系统的影响。2PLC／上位机辅助车间集中控制方案在相当长的时间内，分散的PLC+CRT站监控方式在电厂辅助车间的控制中一直占据主要地位，这种控制方式很好地适应了辅助车间的特点和当时的监控需求：输煤系统、燃油泵房、除灰除渣系统、化学水处理系统、凝结水处理系统、废水处理系统、循环水系统等遍布全厂，地点分散，且配备有专门的控制室及运行人员；大部分系统为间歇式运行；开关量控制占据着辅助系统控制的核心。PLC／上位机辅助车间集中控制方案能发挥PLC在分散的辅助车间工艺系统中具有良好控制性能的优点，同时引入新技术减少控制点，提高自动化程度，降低投资及运行成本。实现PLC／上位机模式的辅助车间集中控制，最重要的环节是利用先进的网络技术将各自独立的辅助车间工艺系统整合形成车间级监控点内和全厂范围内的控制网。车间级监控，电内的网络有2种组网方式：(1)采用PLC专用通信网络实现PLC站相互间以及与上位机间的通信；(2)采用统一的网络形式如以太网实现此类通信。全厂范围内的网络主要是支持计算机之间的通信，通常选用比较流行的计算机网络如以太网。车间级组网方式(1)的特点是：当车间级监控点范围内PLC站的型号相同时，采用成熟、可靠、有专用硬