引言
    各輔助系統(tǒng)(車間)物理位置相距較遠(yuǎn)，傳統(tǒng)控制方式相對(duì)獨(dú)立，網(wǎng)絡(luò)連接形式多樣，因此，給監(jiān)控和管理帶來了不便。近幾年來由于控制技術(shù)的不斷發(fā)展，管理理念的不斷更新，火電廠對(duì)輔助系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高的要求：既要減少投資，又要提高輔助系統(tǒng)(車間)的控制水平。因此，輔助系統(tǒng)的控制應(yīng)通過加強(qiáng)管理，減少值班點(diǎn)等措施來提高電廠輔助系統(tǒng)(車間)的管控一體化水平。
一、輔助系統(tǒng)(車間)控制現(xiàn)狀
    2000年燃煤示范電廠及新頒布的《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》對(duì)輔助系統(tǒng)(車間)的控制方式提出了新的要求，即“相鄰的輔助生產(chǎn)車間或性質(zhì)相近的輔助工藝系統(tǒng)宜合并控制系統(tǒng)及控制點(diǎn)，輔助車間控制點(diǎn)不宜超過三個(gè)(輸煤、除灰、化水)，其余車間均按無人值班設(shè)計(jì)”。PLC+上位機(jī)的控制技術(shù)由于加強(qiáng)了獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性，因此輔助系統(tǒng)(車間)普遍采用這種控制方式。輔助控制系統(tǒng)的現(xiàn)狀可以大致歸納如下：
    (1)輔助控制系統(tǒng)大部分采用3套以上PLC＋上位機(jī)組成，值班點(diǎn)較多。
    (2)一些工藝設(shè)備自帶小型PLC進(jìn)行控制，形成獨(dú)立控制系統(tǒng)。
    (3)輔助控制系統(tǒng)往往由不同的廠家供應(yīng)，造成設(shè)計(jì)風(fēng)格各異并且各個(gè)控制系統(tǒng)的PLC種類、CPU及卡件型號(hào)不統(tǒng)一。
    (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(gè)控制系統(tǒng)相互獨(dú)立，系統(tǒng)信息與各主控室之間幾乎沒有信息交換。
    因此，輔助系統(tǒng)(車間)的控制現(xiàn)狀給運(yùn)行和維護(hù)帶來以下一些問題：
    (1)分散的控制室不僅增加投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用(如裝潢、空調(diào)等)，并且不易管理。
    (2)值班人員偏多。一般機(jī)組主控人員每臺(tái)機(jī)組配備5人，外圍設(shè)備值班人員可以配備15人左右。
    (3)各個(gè)輔助系統(tǒng)(車間)與主控室的信息交換極少，主控室對(duì)輔助系統(tǒng)(車間)的控制要求往往通過電話方式聯(lián)系，這種方式極其不便并且缺乏及時(shí)性。
    (4)各個(gè)輔助控制系統(tǒng)采用不同的軟硬件，給備品備件管理、人員培訓(xùn)及維護(hù)造成一定的難度。
二、輔助系統(tǒng)(車間)集中監(jiān)控方案的研究
2.1 輔助系統(tǒng)(車間)集中監(jiān)控點(diǎn)設(shè)計(jì)
    《火力發(fā)電廠輔助系統(tǒng)(車間)熱工自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》DL/T5227－2005中第4.1.8條明確指出“輔助(系統(tǒng))車間宜采用PLC控制，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證也可采用小型DCS或?qū)Ｓ每刂破?/span>”。因此從技術(shù)角度出發(fā)，輔助系統(tǒng)(車間)集中監(jiān)控采用PLC和DCS均可實(shí)現(xiàn)。根據(jù)《火力發(fā)電廠輔助系統(tǒng)(車間)熱工自動(dòng)化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》輔助系統(tǒng)(車間)可考慮設(shè)置2個(gè)值班監(jiān)控點(diǎn)和4個(gè)后備監(jiān)控點(diǎn)。
    一個(gè)監(jiān)控值班點(diǎn)設(shè)在單元機(jī)組集控室內(nèi)，配置3套輔助車間控制系統(tǒng)操作員站(報(bào)表打印機(jī)2臺(tái))，監(jiān)控對(duì)象為水務(wù)系統(tǒng)，今后根據(jù)需要也可操作灰渣等系統(tǒng)；另一個(gè)監(jiān)控值班點(diǎn)設(shè)在脫硫控制室，配置3套輔助車間控制系統(tǒng)操作員站(報(bào)表打印機(jī)2臺(tái))，脫硫工程師間配置輔助車間控制系統(tǒng)工程師站1套，SIS接口機(jī)1臺(tái)，監(jiān)控對(duì)象為輸煤、除灰渣系統(tǒng)。4個(gè)后備監(jiān)控點(diǎn)按無人值班考慮，分別為化學(xué)水處理后備監(jiān)控點(diǎn)、輸煤后備監(jiān)控點(diǎn)、灰渣后備監(jiān)控點(diǎn)、凝結(jié)水精處理后備監(jiān)控點(diǎn)。后備監(jiān)控點(diǎn)用于調(diào)試、檢修及試運(yùn)行期間的操作，應(yīng)具備針對(duì)本系統(tǒng)的獨(dú)立監(jiān)控能力與組態(tài)調(diào)試能力。灰渣后備監(jiān)控點(diǎn)和凝結(jié)水精處理后備監(jiān)控點(diǎn)各設(shè)2套操作員站，其它后備監(jiān)控點(diǎn)各設(shè)1套操作員站，操作員站應(yīng)具有工程師站的功能。無論是輔助車間集中控制系統(tǒng)的值班監(jiān)控點(diǎn)操作員站，還是后備監(jiān)控點(diǎn)操作員站都可以監(jiān)控整個(gè)輔助車間，實(shí)際監(jiān)控范圍根據(jù)權(quán)限設(shè)置確定。
2.2 輔助系統(tǒng)(車間)集中監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
2.2.1 集中監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)技術(shù)要求
    由于輔助系統(tǒng)(車間)物理位置分散、距離較長，其網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)必須冗余配置，能夠保證在任一路網(wǎng)絡(luò)連接發(fā)生故障的情況下由備用回路自動(dòng)連接，在此過程中不會(huì)造成數(shù)據(jù)丟失和數(shù)據(jù)變化。各輔助車間子控制系統(tǒng)能獨(dú)立工作以保證各系統(tǒng)車間和設(shè)備的安全。輔助系統(tǒng)(車間)集中監(jiān)控系統(tǒng)具有診斷功能，具有高度的可靠性。當(dāng)2個(gè)集中監(jiān)控點(diǎn)以及網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時(shí)，下層的后備監(jiān)控點(diǎn)能進(jìn)行監(jiān)控，能保證各輔助系統(tǒng)安全、正常工作。
2.2.2 集中監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
    輔助系統(tǒng)(車間)集中監(jiān)控網(wǎng)的監(jiān)控分以下三層：
    第一層：4個(gè)后備監(jiān)控點(diǎn)控制網(wǎng)。該層用于系統(tǒng)啟動(dòng)、初期調(diào)試、初期運(yùn)行和故障時(shí)使用。在后備監(jiān)控點(diǎn)各配置兩臺(tái)帶光纖上傳接口的分支交換機(jī)，每個(gè)系統(tǒng)的上位機(jī)/服務(wù)器各插兩塊PCI 100M以太網(wǎng)網(wǎng)卡，控制器配置有冗余的以太網(wǎng)接口，并且分別接入不同的交換機(jī)。
    第二層：輔助系統(tǒng)(車間)集中監(jiān)控網(wǎng)。在輔助系統(tǒng)(車間)集中控制值班監(jiān)控點(diǎn)，配置兩臺(tái)冗余的光纖主交換機(jī)，操作員站及工程師站、數(shù)據(jù)服務(wù)器各插兩塊PCI 100M以太網(wǎng)卡，并且分別接入不同的光纖主交換機(jī)。采用光纖、光纖主交換機(jī)、操作員站構(gòu)成第二層監(jiān)控系統(tǒng)。
    第三層：輔助系統(tǒng)(車間)集中監(jiān)控網(wǎng)信息系統(tǒng)通過防火墻及網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)連接至SIS，網(wǎng)關(guān)計(jì)算機(jī)具有網(wǎng)絡(luò)隔離作用，能夠保證輔助系統(tǒng)(車間)向SIS發(fā)送實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，同時(shí)不影響輔助車間集中控制網(wǎng)本身的控制功能。
2.2.3 集中監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
    常見的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有總線型拓?fù)?、星型拓?fù)?、環(huán)型拓?fù)浼盎旌闲?。輔助系統(tǒng)(車間)集中監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)采用混合型網(wǎng)絡(luò)，先形成子網(wǎng)(例如水網(wǎng)、煤網(wǎng)、灰網(wǎng))，然后子網(wǎng)交換機(jī)與主交換機(jī)連接。在工程應(yīng)用中采用混合形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以克服一般星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、環(huán)形拓?fù)涞娜秉c(diǎn)，使網(wǎng)絡(luò)的可靠性、擴(kuò)展性、穩(wěn)定性和安全性大幅提高，同時(shí)提高網(wǎng)絡(luò)性價(jià)比。
2.3 輔助系統(tǒng)(車間)集中監(jiān)控的電源和接地設(shè)計(jì)
2.3.1 控制系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)

為保證控制系統(tǒng)能安全可靠地運(yùn)行，水務(wù)、輸煤、除灰渣系統(tǒng)應(yīng)分別擁有獨(dú)立的供電電源裝置。由于集中控制室遠(yuǎn)離各工藝系統(tǒng)，因此也配置了獨(dú)立的供電電源裝置。輔助系統(tǒng)(車間)的廠用電源控制在主機(jī)公用DCS中統(tǒng)一控制?？刂葡到y(tǒng)電源配置時(shí)必須考慮在系統(tǒng)外部電源丟失后，仍然能夠維持控制系統(tǒng)1個(gè)小時(shí)的正常供電。每套電源裝置要求接受2路不同段400VAC供電，通過電源柜內(nèi)的電源切換裝置(優(yōu)選UPS電源)后，向設(shè)備供電。各供電裝置不僅要滿足各自控制系統(tǒng)的供電需要，還要滿足相關(guān)控制設(shè)備的供電(例如：電磁閥箱、化學(xué)分析儀表等)，并留有40%的余量。控制系統(tǒng)電源供電范圍包括：控制系統(tǒng)設(shè)備(控制器、I/O卡件、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、操作站等)、電磁閥箱、變送器、分析儀表等。
2.3.2 輔助系統(tǒng)(車間)集中控制接地設(shè)計(jì)
    由于整個(gè)輔助系統(tǒng)(車間)集中監(jiān)控分布范圍廣，不宜采用集中接地。接地點(diǎn)可考慮采用等電位接地方式，單點(diǎn)接地直接匯入各電氣接地網(wǎng)上。這樣即使在出現(xiàn)雷擊或發(fā)生電氣短路時(shí)，在控制系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備間也不會(huì)產(chǎn)生接地點(diǎn)間的電勢(shì)差，損傷設(shè)備，危害人身安全；各遠(yuǎn)程柜及子系統(tǒng)間采用光纖連接，實(shí)現(xiàn)完全的電隔離，即使由于接地電阻不同，造成地電位不等，也不會(huì)對(duì)控制系統(tǒng)產(chǎn)生影響。在控制機(jī)柜中應(yīng)分別設(shè)有接地銅排，每個(gè)模件機(jī)架、電源機(jī)架都應(yīng)配有一個(gè)接地端子，接地點(diǎn)匯集于機(jī)柜內(nèi)的接地銅排，然后再與電氣接地網(wǎng)相連。接地電阻要小于5歐姆，屏蔽電纜的屏蔽接地在控制機(jī)柜屏蔽地銅排，確保一端接地。水網(wǎng)、煤網(wǎng)、灰網(wǎng)及遠(yuǎn)程站之間應(yīng)通過光纜連接，使各子系統(tǒng)間完全實(shí)現(xiàn)電隔離，防止接地點(diǎn)電勢(shì)差對(duì)系統(tǒng)設(shè)備正常運(yùn)行的影響。
三、輔助系統(tǒng)(車間)集中監(jiān)控的應(yīng)用及發(fā)展前景
   輔助系統(tǒng)(車間)集中控制涵蓋的控制子系統(tǒng)劃分如下：
    (1)綜合泵房、供氫站配置一套控制子系統(tǒng)；
    (2)工業(yè)廢水處理、循環(huán)水加氯、渣水加阻垢劑、生活污水處理及煤泥廢水處理各配置一套控制子系統(tǒng)；
    (3)凈水處理、化學(xué)除鹽及再生系統(tǒng)配置一套控制子系統(tǒng)； 
    (4)每臺(tái)機(jī)組的凝結(jié)水精處理及再生設(shè)備、汽水取樣加藥系統(tǒng)共配置一套控制子系統(tǒng)，合計(jì)兩套。
    (5)輸煤系統(tǒng)配置一套控制子系統(tǒng)；
    (6)每臺(tái)機(jī)組除渣系統(tǒng)共配置一套控制子系統(tǒng)；
    (7)每臺(tái)機(jī)組除灰系統(tǒng)共配置一套控制子系統(tǒng)；
    (8)每臺(tái)機(jī)組電除塵系統(tǒng)共配置一套控制子系統(tǒng)；
    (9)灰?guī)靺^(qū)配置一套控制子系統(tǒng)。
     系統(tǒng)采用DCS實(shí)現(xiàn)了輔助車間集中監(jiān)控一體化。減少了值班監(jiān)控點(diǎn)(控制室)和運(yùn)行人員配置，減少了投資。從系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)真正的邏輯集中，提高全廠的自動(dòng)化水平，為以后新建電廠的發(fā)展指明了方向。