1 概述
随着电力市场的进一步开放、电力改革的不断深化和厂网分开、竞价上网的逐步实施如何提高生产效率、降低发电生产成本、提高控制水平是每个现代化电厂急需解决的问题,由于热工自动化技术的发展主厂房的生产人员已大大压缩，辅助车间生产人员占用多、劳动效率低的问题逐渐突出，成为电厂提高控制水平、减员增效的重点。
河北大唐王滩发电有限责任公司一期2X600MW火电机组的设计具有较高的控制水平, 辅助车间部分由三层网络构成，将辅助车间监控点进一步减少和集中,采用成熟可靠的可编程控制器结合飞速发展的百兆工业以太网控制技术建立全厂辅机集中监控网络,加上全厂工业电视投影至大屏幕，实现了在单元控制室仅利用4台操作站对全厂15个子系统共26000余点的监视和控制，不仅提高了控制水平并且实现了减员增效、降低劳动强度的目的。
2 辅控系统构成
为维护使用方便，全厂PLC型号实现了统一，均采用Schneider公司Modicon TSX Quantum系列高端产品。编程软件均为Concept 2.6 。上位机监控系统采用Intellution公司 iFIX 3.5。交换机均采用德国Hirschmann系列产品(灰网采用华为3COM)。
本工程辅助车间包括锅炉补给水系统、综合给水处理系统、制氢站系统、取样加药系统、工业废水处理系统、生活污水处理系统、凝结水精处理系统、海水淡化系统、电解海水制氯系统、空调系统、输煤系统、脱硫系统、干除灰系统、除渣系统、电除尘系统。
(注：电除尘系统采用单片机控制，上位机监控系统仍采用Intellution公司 iFIX 3.5。)
辅助车间集中监控网络的设计采用“网络分层，集中控制”的原则。下层由水、煤、灰、集中制冷(空调网)、电除尘、脱硫主干网构成。各系统I/O点数共26000余点。
因考虑到各子系统重要性，部分子系统PLC采用双机热备方案：海水淡化、锅炉补给水、凝结水精处理、输煤、脱硫、干除灰。
2.1 水网系统
全厂水系统控制主干网挂有以下站点：
1. 锅炉补给水处理控制系统
2. 海水淡化处理系统
3. 制氢站(#1、#2)
4. 工业废水处理系统
5. 生活污水处理系统
6. 综合给水处理系统
7. 电解海水制氯处理系统控制
8. 凝结水精处理系统控制
9. 取样加药系统
数据流向如下图所示：
锅炉补水
海水淡化
制氢站
取样加药
独立客户端
水网服务器1
水网服务器2
水网客户端1
水网客户端2
各子系统至水网的连接均采用双网冗余连接，ip地址设为192.168.21.*和192.168.22*。
2.2 输煤系统
输煤就地控制室设操作站两台。均采用iFIX iClient V3.5 开发版。交换机采用两台Hirschmann MS3124-4高速交换机。
输煤
操作站1
操作站2
数据流向如下图所示：
2.3 灰网系统
灰网控制室使用操作站3台，均为iFIX iClient V3.5 开发版。
数据流向如下图所示：
#1除渣
#2除渣
#1、#2干除灰
灰网操作站1
灰网操作站2
灰网操作站3
2.4 空调网
空调网控制室设操作站2台。均采用iFIX iClient V3.5 开发版。交换机采用两台Hirschmann MS3124-4高速交换机。
数据流向如下图所示：
1，2号机空调
集中制冷
屋顶风机控制
汽机厂房屋顶风机控制
空调网操作站1
空调网操作站2 2
2.5电除尘
电除尘控制室设操作站两台。均采用iFIX iClient V3.5 开发版。交换机采用两台Hirschmann RS2-FX/FX高速交换机。
电除尘
操作站1
操作站2
数据流向如下图所示：
2.6 脱硫网
脱硫网控制室设操作站3台。均采用iFIX iClient V3.5 开发版。交换机采用两台Hirschmann MS2108-2高速交换机。
数据流向如下图所示：
#1机脱硫系统
#2机脱硫系统
#1、#1、#2机脱硫公用系统
#1、#2、#3、#4机脱硫公用
脱硫网操作站2
脱硫网操作站3
脱硫网操作站1
2.7 辅控网
辅控网设服务器2台，采用IBM xSeries 346产品，处理器为XEON 3.0G，4X512 DDR内存，光驱为24XCD，配双1000M以太网卡，冗余电源供电。两台均采用iFIX iClient V3.5 开发版。两台服务器冗余配置，能实现无扰切换。辅控网设客户端6台(3台为iFIX iClient V3.5 运行版，其余3台为iFIX iClient V3.5 开发版)，其中运行人员只使用其中4台监视全厂辅控系统，布置在两台主机组POC站中间，其余2台留做维护人员修改、更新画面时使用。
辅控网交换机采用两台Hirschmann MACH3005高端交换机。其含有100M 光口、100M电口、1000M光口以及M-ROUTER模块。
该6台客户端只向辅控网2台服务器以及水网2台服务器读取数据，不直接向各子系统PLC读取数据，大大降低了各子系统CPU的负荷。6台客户端对于水网服务器来说与水网两台客户端功能上并无二致。
数据流向如下图所示：
水网
输煤
灰网
脱硫网
辅控网服务器1
辅控网服务器2
辅控网客户端1
辅控网客户端62
去S
I
S
3 其他功能
3.1 与DCS通讯
辅控网可分别与#1、#2机组DCS采用RS485进行单向冗余通讯，主要通讯点包括个子系统光字报警信息。
3.2 与SIS 通讯
由辅控网两台核心交换机上1000M光口引出的光纤可实现与SIS(厂级监控系统)通讯，经多次调试后实现了两台辅控网服务器向SIS高速双路传输数据的功能。
3.3 事故追忆
辅控网客户端可对全厂所有子系统进行长时间的历史数据查询、事故追忆、报警信息收集。对所有操作员进行过的操作均能进行查询。
3.4 GPS对时功能
通过向6台辅控网客户端引入GPS标准时钟信号，使得各客户端时钟得到了统一，为分析历史数据、查看报警信息、分析系统异常提供了极大的方便。
3.5 报表打印
在任一台辅控网客户端上均能打印全厂所有子系统选定日期的数据报表。虽是辅助控制系统，但在功能上毫不逊色于主机组。
3.6 通讯连接状态监视
辅控网6台客户端访问辅控网2台服务器和水网2台服务器时，每台客户端可自由选择访问某个服务器，大大降低了服务器的负荷。
FKXT
FIX
FKXT1
FKXT2
手动切换
192.168.23.1
192.168.23.*
192.168.24.2
192.168.24.*
SERVER1
SERVER2
手动切换
192.168.21.1
192.168.23.*
192.168.22.1
192.168.24.*
因服务器都是冗余配置，出现异常能快速无扰切换至另一台。而对于运行人员来说，这个过程是透明的。为防止其中一台服务器出现异常时，维护人员无法立即检查到，导致另一台服务器负荷加重，在运行人员监视的画面中增加一幅“连接状态”画面，它实时显示本客户端与四台服务器的连接状态，出现异常运行人员能在最短时间内监视到，及时通知维护人员处理。画面如下图所示：
上图中FKXT1表示辅控服务器1，FKXT2表示辅控服务器2，SERVER1 表示水网服务器1，SERVER2表示水网服务器2，通过手动切换按钮可在两台服务器间切换。
通过上图可以看出辅控网服务器2和水网服务器1已经出现异常，连接已经中断，但全厂辅控网仍能监视所有系统。
4 使用维护
本工程在设计之初就以使用维护方便为基本要求，在竣工后收到了良好效果。从验收投运至今维护量很小，出现过的主要缺陷有以下几条：
4.1 灰网异常
全厂辅控网网络属于星形网络，单路不构成环网。全厂辅控网调试完成后不久干除灰厂家人员调试除灰系统逻辑时，从灰网交换机引出一根RJ45网线连至笔记本电脑，使用完成后并未将网线从交换机上拔出，而是将连至笔记本电脑的一端随手插在灰网另一交换机上，导致灰网192.168.23.*和192.168.24.*构成环网，很快数据包在环网内发生溢出，致使辅控网两台服务器与灰网连接中断，经过仔细分析和逐步排除，问题很快得以解决。
4.2 除灰数据更新
全厂气力除灰系统原设计空压机出力不够，无法满足双机带大负荷时的要求。随后除灰系统增加3台空压机，新增加的空压机在灰网调试完成后，将辅控网干除灰系统及时进行了数据库以及画面的更新。
辅控网服务器只担任数据采集的功能，故将新增加I/O点添至服务器，增加的画面使用两台专用操作站对其余辅控网客户端进行一致化。
4.3 报表修改
经过长时间投运后，运行人员反映打印数据报表时有个别数据点缺失，数据小数点位数不合适致使报表不完整。
因报表中所需的约1000个数据点均由设计人员将数据库标签名人工写入VBA脚本中，所以很容易出现错误。经过反复检查数据库和VBA脚本将缺失的上百点全部找出，并修改、调整了报表模版中数据小数点位数，使得报表功能得到进一步完善。
4.4 服务器异常
在使用过程中有时在“连接状态”画面中FKXT1(辅控网服务器1)变成红色，检查服务器1时，却并无异常，各系统数据点均正常采集。
后与厂家人员反复检查该服务器软、硬件，发现其4X512内存条不是原配内存，更换内存后异常消失。
5 系统升级改造
该辅助车间集中控制系统自投运以来经过长时间运行，发现有以下不足之处：
5.1 辅控网服务器负荷率高
由于辅控网服务器与空调系统PLC，灰网系统(干除灰、渣水)，水网系统，输煤系统，电除尘系统，脱硫网，与SIS系统通讯，与6台操作员站交换数据，往DCS发送光字报警，负荷率较高，加之柜内散热效果不好，使服务器长期在恶劣工况下运行。
针对上述情况，经过考察，将IBM xSeries 346系列服务器更换为IBM System x3500(797722C)系列服务器，新型服务器采用5U式结构，CPU频率为3200MHz,4MB二级缓存，处理速度更快，发热量减少，负荷率降低，延长了服务器使用寿命，2台IBM xSeries 346系列服务器还可以作为水网服务器备件，提高了整个系统得可靠性。
5.2 历史数据存储、操作员操作记录等功能不完善
原系统历史数据库最大可定义255个采集组，每组最多可定义80个数据点，在理想的情况下最大可采集20400个数据点，且推荐的最小采集周期为10s，采集周期越小，其处理压缩时间成倍增长，出现大量数据无法处理、数据丢失的现象。
经过大量筛选，我们从26000余点中挑选出重要的数据点共1042个，组成20个采集组，只有约4%的数据点能查询到历史趋势，而且有994个数据点采集周期为30s，有48个数据点采集周期为10s，根本无法满足使用要求。
除此之外，全厂各辅助系统共有36台操作站，无法统一查询到运行人员的详细操作记录，个别系统可以查询到文本格式操作记录，有的系统无文本格式操作记录，给事故分析带来极大的不便。
为此，经过多方考察和调研，决定新增加一套全厂辅控网历史存储、分析系统，该系统主要具备如下特点和功能：
a) 过程图形浏览功能
通过多种监视方式实时显示各辅助系统的主要运行参数和设备状态。
b) 实时/历史趋势查询
访问实时/历史数据库中所有测点，可以设定趋势点、时间间隔、历史查询起始时间等。
c) 操作员事件查询
将各辅助系统的操作员事件采集上来并保存，可对各操作站的操作员事件查询。
d) 报警显示与查询
能按各辅助系统配置的报警级别及报警方式进行模拟量和开关量标签的报警管理及查询。
e) 数据一览查询
提供采集过程点的所有静态和动态信息，以树型方式浏览系统中所有的生产数据点，同时可以模糊查询的方式查询用户所关心的生产数据点。
f) 过程回溯
能够以过程图形的方式，再现生产系统过去某一时段的运行状况，。
g) 以太网时钟对齐
所有辅控网联网操作员站系统时钟通过以太网与GPS标准时钟对齐，给事件分析提供了极大的方便。
本历史存储分析系统在我厂经验收投入运行半年多以来，效果良好，数次设备跳闸事故均通过本系统找到了跳闸原因和责任者，给我厂辅空网稳定运行提供了可靠保障，应用前景十分广泛。
6 结束语
全厂辅控集中监控的基础是各子系统的PLC。随着多年的应用和发展，计算机监控的可靠性有了很大的提高。CPU处理速度和能力，内存外存等都不断更新换代迅速发展，硬软件方面已不成为问题。辅控集中控制方式在计算机网络技术上是可行的。
全厂辅助控制系统联网，要求辅助系统具有较高的可控性，以便能够适应高度自动化的控制功能。同时其运行人员也应具有较高的生产和运行素质，他们必须精通专业性较强的各个辅助工艺系统(如输煤，化学等)，熟悉各种工艺流程和生产工序，才能承担全厂辅助系统的监控任务。从而推动运行人员提高技术和运行水平，使电厂运行水平得以迅速提高。
用PLC+工业以太网+HMI组态软件实现辅助系统集中监控，比较灵活、方便，成本较低。辅助集中监控系统的建立，使辅助系统运行人员数量减少，就地控制室可按无值班人员考虑，面积缩小，使建设成本得到有效的降低，并且还具有辅助系统与主厂房联系方便，全厂运行人员的管理方便等诸多优点，真正达到了减人增效的目的。
作者简介：胡民宗(1983-)，男，学士，河北省唐山市海港开发区河北大唐国际王滩发电有限责任公司设备工程部热工室，主要从事热控工作