火电机组辅控一体化集中监控网络方案及配置

－：ｔｈ蜩叫＝几＝　．Ｌ　ｌ辅助车间集中监控网络总体规划　ｌ。１辅助车间工艺系统概述　良村电厂辅助车间系统包括锅炉补给水　系统、综合水泵房系统、工业废水系统、供氢　站系统、凝结水精处理系统、汽水取样系统、　化学加药系统、中水深度处理系统、循环水加　药系统、制冷换热站、空调系统、气力输灰系　统、干灰分选系统、灰库卸灰系统、全厂配气　中心、输煤系统，共１６个辅助车间子系统。　１．２辅助车间控制方式及控制水平　本工程全厂辅助车间集中监控系统，将　水网控制系统、煤网控制系统、灰网控制系统　组成一个控制网络，并在主厂房集中控制室内　设置全能值班操作员站，实现全厂辅助车间的　集中监控。其中，水网控制系统、煤网控制系　统、灰网控制系统就地集中监控点主要用于基　建期问的调试和设备检修期问的维护，在辅助　车间运行稳定后，由辅助车间全能值班员完成　水、煤、灰系统的集中监控，就地集中监控点　无人值班，实现全厂辅助车间集中监控。　根据工艺系统特点将锅炉补给水系统、综　合水泵房系统、工业废水系统、供氢站系统、　凝结水精处理系统、汽水取样系统、化学加药　系统、中水深度处理系统、循环水加药系统全　部纳入水网监控，在锅炉补给水车间设有水网　临时操作员站，由于水网各子系统分布比较分　散，设有多个远程ＩＯ和远程１０站，相互之间采　用光纤通讯。　煤网设在新建的输煤综合楼。按物理分散　的原则，为节约控制电缆和安装材料，控制系　统还设置几个远程分站，远程分站之间采用光　纤通信。　在炉后综合楼设有灰网临时操作员站，包　括气力输灰、干灰分选及空压机系统，鉴于干　灰分选系统灰网较远，将其作为气力输灰系统　远程１０，两者通过光纤进行通讯，实现对干灰　分选系统的远程监控。　制冷换热站及空调系统相对独立，故将其　直接接入辅控网进行监控。　３４．２ｏ１２￣ｏ８Ｎ第４期　１．３辅助车间集中监控网络构建原则　】．３．１集中监控网络构建原则　（１）采用１００Ｍ／１０００　Ｍ和ＴＣＰ／ＩＰ协议的　全双工交换式工业以太网技术，保持２５　以下　的网络负荷，以解决网络传输冲突，提高传输　速率，保证以太网通信的确定性和实时性。　（２）应用数据包优先级配置，通过优先排　序，保证紧急信息及时准确的传输和处理，保　证网络的可靠性和安全性。　（３）合理分割网段，采用冗余拓扑结构，合　理选择工业以太网网络产品，保证网络的稳定　性。　（４）采用带有过滤功能的交换机和防火墙，　保证网络及系统安全。　１．３－２集中监控网络拓扑结构　基于网络可靠性、实时性和经济性因素，　选择了冗余光纤星形拓扑结构来构建辅网监控　平台，其他特点为：　（１）适用于对系统通讯可靠性要求极高，交　换速度较快的场合。　（２）实现了链路双冗余，允许交换机、光　纤、网线（网卡）３种故障，直接通过背板交换，　交换速度快；布线复杂，网络设备、网络光（电）　缆、网卡均为双份。　（３）光纤网，抗干扰性能好，故障切换时间　小于５００ｍｓ，切换时间取决于软件，实时数据安　全性好。　（４）提供就地设备的网络接口，可用便携式　设备实现就地设备监控和组态联调。　（５）可根据需要选用不同的网络接口模块，　配置灵活，其可扩展性优于双环网。　１．３．３集中监控网络硬件选择原则　集中监控网络硬件选择高质量的控制网　络平台必须有稳定可靠的网络设备作为物理载　体，基于对网络交换机、网络服务器和网络传　输媒介的特点，结合现场工作环境和产品应用　业绩及运行情况的分析，给出了网络设备的选　取原则。　（１）网络交换机。骨干交换机和下层交换机　ｌ｜ｒｈ删＝几＝　Ｊ．　发电设计　火电机组辅控一体化集中监控网络方案及配置匦脚腿嗍圈　应选择具有１ＯＯＭ或者ＩＯ００Ｍ高速通信模块，冗　余电源模块和基板，层间和层内通讯链路冗余　的工业以太网交换机，其端口备用要达到大于　３０％，系统通讯负荷率要小于２０％。　依据上述原则，确定了良村工程辅助车间　集中监控网络系统结构方案。具体如下：　２．１服务器配置和操作员站配置　为了提高控制系统可靠性，辅控网选用　了具有高容错功能的Ｓｔｒａｔｕｓ　ｆｔｓｅｒｖｅｒ４５００容错服　（２　网络服务器选用具有电源冗余、双机热　备、故障切换等功能，持续运行率达９９．９％的　工业级网络服务器。　（３）网络传输介质。采用５类双绞线和光纤２　务器，采用完全硬件容错方式，替代了传统的　双机热备方案。高性能容错服务器通过以太网　种通讯介质，以保证网络的可靠性和安全性。　与各控制系统的ＰＬＣ通讯，从ＰＬＣ中采集实时　１．３．４集中监控网络通讯速度配置原则　数据，存储于服务器中，承担各系统的数据采　集、存储、处理等工作。　网络传输速度是决定辅网性能的关键因　容错服务器、两台操作站、１台工程师站　素，１ＯＯＭ＊ＩＪ１Ｏ００Ｍ都可以满足辅助车间集中　和两台网络中心交换机布置在主厂房控制室和　监控网络平台的要求。鉴于影响目前辅网系统　锅炉电子设备问内；３台操作站（１台兼工程师　的主要因素，为了提高网络系统的传输性能和　站）、两台交换机布置于水网控制室ｆ位于锅炉　实时性，减少网络拥堵，该工程设计推荐中、　补给水车间）；２台操作站（１台兼工程师站１、两　下级网络数据量较小采用１Ｏ０　Ｍｂｉｔ／ｓ工业以太　台服务器布置于灰网控制室（位于除灰综合楼１　网、骨干网传输数据量较大采用１　０００　Ｍｂｉｔ／ｓＩ　２台操作站（１台兼工程师站）布置于煤网控制室　业以太网及相应网络设备。　（位于输煤控制楼），另外，为方便调试工业废　１．４集中监控网络控制设备选配原则　水集中处理系统、化学加药及汽水取样系统等　分别设有就地操作员站。服务器、监控操作站　为解决各辅助车间的控制系统的软件和硬　及工程师站通过冗余通道与中心交换机连接，　件不统一造成的不兼容问题，良村电厂统一各　辅控网络中心交换机通过冗余光纤分别与各车　辅助车间的控制系统、监控和组态软件严格统　问控制系统的交换机连接，构成网络的主干，　一的原则。　见图１。　２辅助车间控制系统及网络设备配置　辅控网网络拓扑图见图１。　　Ｊ＊　蚍　｛　ｉ　Ｐ　　ｌｌ　Ｉ　ｆ　Ｉ！Ｉ　ｌ　ＩＩ　ｉ　ｉ　　ｆＩ　＿ｌｊ　＊¨　《Ｉ　　：：■］＿－　ｔ　¨　。＿　＊　ｌ　－　’　『　Ｊ　Ｉ　ｌ　厂一～　一　一　Ｊ一～　：　ｌ　日　日　日囤　：日　日囤　ｌ　ｆ　ｌ　ｉ　　Ｉ　ｌＪ　Ｉ　　ｉ　Ｉ一ｌ　嚣翟圈　／　訇　兰　。　童　ｉ　ｊ　图１辅控网网络拓扑图　２０１２年０８月第４期　．３５　●｜ｈ删＝ｎ＝上　三　卿唧－嘲嘲　发电设计　火电机组辅控—体化集中皿ＩＶ￣－控网络方案及配置　构，冗余连接各个子区域交换机Ｘ４１４．３Ｅ。在网　络某处出现断点或某节点交换机出现错误后能　够保障继续通讯，同时在此过程中不会出现数　据丢失或数据变化等问题，保证各站点信息在　网络上正确传递，满足实时控制的需要。　网络系统配置工业控制计算机及２４寸工业　级液晶显示器作为操作员站，任意一台操作员　站可承担工程师站功能，配置由单色激光打印　机和彩色Ａ４激光画面打印机。服务器数据库容　量保证辅控网实时数据在线保存足够时问以方　便查询，并可自动写入光盘。每台操作员站、　工程师站、容错服务器上均配置２块ＩＯ００Ｍ工业　级网络通讯适配卡。　２．３　ＰＬＣ［￣置　辅助车间控制系统Ｐ　Ｌｃ硬件统一选用　西门子系列产品，下面以水网系统为例说　明ＰＬＣ系统配置。鉴于锅炉补给水系统、工　业废水系统及凝结水系统相对较为重要，本　工程选用了具有高可靠性、容错功能的西　门子ＳＩＭＡＴＩＣ　Ｓ７—４００Ｈ产品，ＣＰＵ选用４１４—　４Ｈ，以太网模块采用６ＧＫ７４４３１ＥＸ２００ＸＥ０，　ＤＩ模块采用６ＥＳ７３２　１　１　ＢＨ０２０ＡＡ０，ＤＯ　２．２交换机配置　良村电厂辅控网主干网网络拓扑采用以　太网全交换星型网状拓扑，主干网采用冗余结　构，保证网络在发生不同故障点（线路、交换机　等）的情况下仍然能够正常工作；为了降低网络　的负荷，提高以太网的通信速度，主干网采用　通信速率达１Ｏ００Ｍ／ｓ的工业交换机，可以尽量　避免冲突的发生，提高系统的高可用性。　为实现上述要求，良村辅助车间集中监控　模块采用６Ｅ　Ｓ　７　３　２２　１　ＢＨ０　１　０ＡＡ０，ＡＩ模块　采用６ＥＳ７　３　３　１　１ＫＦ０１　０ＡＢ０，ＡＯ模块采用　６ＥＳ７３３２５ＨＦ０００ＡＢ０。　系统中，采用两台西门子ＸＲ３４２　１２Ｍ高性能模　块化交换机，采用１Ｏ００Ｍ光纤冗余星形网络结　具体网络结构及硬件配置见图２。　图２网络结构及硬件配置　３６－２０１２年０８月第４期　骊ｌ＝八＝　Ｌ　２．４软件配置　ＰＬＣ编程和组态软件采用西门子Ｓｔｅｐ　７．０　Ｖ５．４；辅网侧服务器版监控软件为ＷＩＮＣＣ　Ｖ７．０　系统拥塞；③为了减少网络在通讯过程中的信　号衰减，在网络物理设备的设置上应尽量减少　对于光端机、光电转换器等二次转换设备的使　用；④辅网设计过程中尽量采用同一品牌的　ＰＬＣ，为网络结构的搭建提供方便。　服务器版；辅网侧操作员站监控软件采用Ｗｉｎｃｃ　Ｖ７．０客户端；网络管理软件为Ｈｉｖｉｓｉｏｎ；数据　库软件是ＩＨｉｓｔｏｒｙ数据库（１５０００点）；监控站软件　为Ｗｉｎｄｏｗ　ＸＰ。系统采取有效措施来防止备类　４结语　通过实际运行的检验，良村辅控网能够安　计算机病毒的侵害和数据丢失，为保证网络系　统的运行安全，安装防火墙软件，并根据不同　全稳定地运行，说明网络软、硬件的配置是合　用户设置相应的访问权限和网络管理措施。　理的，也进一步证明组建辅控网是实现各辅控　系统统一协调控制的有效途径。网络技术的应　３注意事项　用将给火电厂的生产过程带来一场新的革命，　电厂辅控网络系统在构建时往往会遇见　生产效率空前提高，为各种新技术的应用提供　一些问题，下面会结合上文所述及作者自身经　了一个可靠的平台，是发电技术走向现代化的　验对于构建网络系统的几个常见问题进行简单　重要基础。　探讨：①在构建辅控网络系统时，为了保证整　个系统的可靠性，网络在符合成本考量的前提　参考文献：　下，应尽可能实现辅控网络的双网架构，同　［１】夏俊利．３００ＭＷ火电机组辅助系统控制网络的组建　时保证网络核心设备，如；交换机、服务器的　［Ｊ］．现代电力，２００５（２）．　冗余配置，从而杜绝网络内出现单节点；②在　［２］钱培峻．超超临界机组主辅控一体化控制的设计研　究【Ｊ］．华东电力，２０１０（７）．　满足设备通讯流量的网络配置后。还应考虑到　【３】耿晓峰，刘卫国．辅助车间集中控制网在发电厂中　网络内数据瞬时峰值大流量的产生，从而导致　的应用【Ｊ］．浙江电力，２０１０（１１）．　聚光式太阳能发电技术旗帜飘扬　２０１２年０８月第４期－５／　＾０＇