淺談煙氣發(fā)電機遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建

白 濤

（中油國際（蘇丹）煉油有限公司，北京 100101）

0 引言

某煉油廠為提高環(huán)保效益，增加能源利用能力，利用催化裝置在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高溫廢煙為介質(zhì)帶動發(fā)電機發(fā)電。該機組采用上海發(fā)電機廠生產(chǎn)的QF-20-2型發(fā)電機，容量為20 MW，利用催化裝置尾氣發(fā)電。無刷勵磁電動機型號為ZLWS6-450×180，轉(zhuǎn)速為3 000 r／min。高壓開關(guān)柜采用西門子額定電壓7.2 k V的真空開關(guān)柜，煙機勵磁采用ABB的SFE型勵磁裝置，保護裝置采用西門子7SJ5系列綜合保護器，同期裝置采用西門子7 VE系列繼電器，轉(zhuǎn)子監(jiān)測采用上海發(fā)電機廠的GDS轉(zhuǎn)子監(jiān)測裝置。通過煙氣發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)建，該煉油廠取得了極大的經(jīng)濟效益和環(huán)保效益。但在煙氣發(fā)電機組的運行中，需要構(gòu)建一套遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)，以保障該機組的安全正常運行。下面本文就該機組在線監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建進(jìn)行簡要分析。

1 系統(tǒng)構(gòu)建分析

1.1 系統(tǒng)分析

該煉油廠的煙氣發(fā)電系統(tǒng)采用西門子7SJ5系列綜合保護器及西門子7VE系列繼電器，并由上海發(fā)電機廠的GDS轉(zhuǎn)子監(jiān)測裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)子監(jiān)測。在整個煙氣發(fā)電系統(tǒng)中，設(shè)有無人值守監(jiān)控室和有人值守監(jiān)控室，兩室距離較遠(yuǎn)。遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建中，需將系統(tǒng)安裝在有人值守監(jiān)控室內(nèi)，然后利用局域網(wǎng)與無人值守監(jiān)控室進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。首先利用在線監(jiān)控系統(tǒng)在無人值守監(jiān)控室采集系統(tǒng)運行數(shù)據(jù)，再通過局域網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸至有人值守監(jiān)控室中。為此，決定采用DCOM技術(shù)來構(gòu)建分布式在線監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)該煉油廠煙氣發(fā)電機的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控。

1.2 DCOM技術(shù)分析

DCOM技術(shù)是利用一系列微軟的概念和程序接口構(gòu)建分布式組件對象模型的軟件技術(shù)。利用DCOM技術(shù)，客戶端程序?qū)ο竽軌蛘埱髞碜跃W(wǎng)絡(luò)中另一臺計算機上的服務(wù)器程序?qū)ο螅嗽试S同一臺計算機上的客戶端和服務(wù)器之間進(jìn)行通信，還支持2臺不同機器上組件間的通信，無論在局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)還是Internet中都具有極高的適應(yīng)性，能通過在客戶端運行組件應(yīng)用以適用于性能要求不同的客戶，具有極高的靈活性和可擴展性。

在煙氣發(fā)電機遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建中應(yīng)用DCOM技術(shù)，不僅能實現(xiàn)各功能模塊的互相定位及各組件之間的互相監(jiān)視，還能利用各功能組件的相互通信來協(xié)同工作，通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來實現(xiàn)相當(dāng)于本地進(jìn)程間的相互通信，以實現(xiàn)對煙氣發(fā)電機的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控。

2 系統(tǒng)構(gòu)建設(shè)計

2.1 遠(yuǎn)程在線監(jiān)控系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

遠(yuǎn)程監(jiān)控包括遠(yuǎn)程監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制2部分，遠(yuǎn)程監(jiān)測以獲取設(shè)備信息為主，遠(yuǎn)程控制即通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程操作。整個系統(tǒng)首先利用現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集設(shè)備，如溫度、濕度、速度、電流、電壓等各種傳感器，采集設(shè)備運行狀態(tài)信息，并將這些信息轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號，再將這些數(shù)字信號通過網(wǎng)絡(luò)傳輸至有人值守監(jiān)控室的上位機，然后遠(yuǎn)程診斷工程師通過上位機獲取相關(guān)狀態(tài)信息，對設(shè)備運行狀態(tài)進(jìn)行分析評估，得出診斷結(jié)論并發(fā)出相關(guān)控制指令，最后這些指令通過網(wǎng)絡(luò)返回到相關(guān)設(shè)備上，利用控制器對設(shè)備進(jìn)行控制。整個系統(tǒng)利用信號采集器、網(wǎng)絡(luò)、控制器來實現(xiàn)，工作人員并不需要到達(dá)設(shè)備現(xiàn)場，監(jiān)測和操控不受時間和空間限制。系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖

整個系統(tǒng)共由現(xiàn)場執(zhí)行層、網(wǎng)絡(luò)通信層、組織協(xié)調(diào)層、遠(yuǎn)程監(jiān)控決策層4層構(gòu)成，最終形成分層階梯式的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控體系。每一層從上一層接受命令并向上一層反饋信息，同時向下一層發(fā)布命令并接收下一層反饋信息。同時，每一層所承擔(dān)的上層發(fā)布工作由本層進(jìn)行橫向協(xié)調(diào)來完成。整個系統(tǒng)的通信采用TCP／IP協(xié)議進(jìn)行，利用局域網(wǎng)和無線傳輸網(wǎng)實現(xiàn)信號傳輸，最終完成整個煙氣發(fā)電機的遠(yuǎn)程在線監(jiān)控工作。

2.2 現(xiàn)場執(zhí)行層

現(xiàn)場執(zhí)行層包括多臺煙氣發(fā)電機組、各種信號采集器、各類現(xiàn)場控制器。每臺發(fā)電機組均配置現(xiàn)場信號采集控制箱，利用PLC負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)速、溫度、濕度、電流、電壓等相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和控制，并將現(xiàn)場采集的光電信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，同時將接收到的數(shù)字控制信號轉(zhuǎn)變?yōu)楣怆娦盘枺瑐鬏斨罰LC控制器，實現(xiàn)對相關(guān)組件的遠(yuǎn)程控制。現(xiàn)場信號采集控制箱通過局域網(wǎng)與無人值守監(jiān)控室進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.3 組織協(xié)調(diào)層

組織協(xié)調(diào)層主要完成整個系統(tǒng)的組織協(xié)調(diào)工作，包括數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)交換、數(shù)據(jù)處理等，是監(jiān)控中心與現(xiàn)場執(zhí)行層之間的橋梁，主要由監(jiān)控中心服務(wù)器、數(shù)據(jù)處理器、網(wǎng)絡(luò)交換機、數(shù)據(jù)傳輸光纜等組成。考慮到整個系統(tǒng)存在大量數(shù)據(jù)傳輸，且實時性、穩(wěn)定性要求極高，本系統(tǒng)采用了支持冗余的環(huán)網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，利用智能型以太網(wǎng)交換器執(zhí)行數(shù)據(jù)交換。網(wǎng)絡(luò)交換機配備功能模塊擴展插槽，以便使用過程中根據(jù)需要進(jìn)行功能擴展，從而提高系統(tǒng)的靈活性。組織協(xié)調(diào)層結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖2 現(xiàn)場執(zhí)行層結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 組織協(xié)調(diào)層結(jié)構(gòu)示意圖

2.4 遠(yuǎn)程監(jiān)控決策層

遠(yuǎn)程監(jiān)控決策層根據(jù)現(xiàn)場執(zhí)行層所采集的數(shù)據(jù)，遠(yuǎn)程監(jiān)控現(xiàn)場設(shè)備的工作狀態(tài)，并跟蹤其相關(guān)工作參數(shù)，通過所獲取的參數(shù)評價現(xiàn)場設(shè)備工作狀態(tài)是否正常，如果存在異常要判斷所需發(fā)出的動作指令，并向現(xiàn)場執(zhí)行層相關(guān)控制器發(fā)布，以實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程控制。

3 結(jié)語

開發(fā)實踐證明，本系統(tǒng)能很好地實現(xiàn)煙氣發(fā)電機工作參數(shù)的遠(yuǎn)程監(jiān)測，并能通過所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備工作狀態(tài)的評估，發(fā)布相應(yīng)的指令對現(xiàn)場工作設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。其數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)能夠承擔(dān)龐大的數(shù)據(jù)傳輸交換任務(wù)，同時擴展功能模塊能支撐良好的功能擴展任務(wù)，具有極高的實踐應(yīng)用價值。

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