淺談火力發(fā)電廠輔控系統(tǒng)上位機(jī)改造

摘要：火力發(fā)電廠輔控系統(tǒng)包括化學(xué)水處理系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)、循環(huán)水處理系統(tǒng)、灰?guī)煜到y(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)等子系統(tǒng)。文章分析了南陽鴨河口電廠輔控系統(tǒng)面臨的主要問題，以及解決這些問題所實(shí)施的技術(shù)升級方案，并通過升級改造保證了設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，使系統(tǒng)處于良好穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；輔控系統(tǒng)；上位機(jī)；升級改造；電力機(jī)組 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM62 文章編號：1009-2374（2016）08-0034-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.018

火力發(fā)電廠輔控系統(tǒng)包括化學(xué)水處理系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)、循環(huán)水處理系統(tǒng)、灰?guī)煜到y(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)等子系統(tǒng)。各個(gè)控制子系統(tǒng)均采用PLC+上位機(jī)的控制模式，系統(tǒng)之間相互獨(dú)立運(yùn)行。由于電廠新機(jī)組的陸續(xù)建設(shè)，對集中控制和設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行以及故障及時(shí)修復(fù)等一系列要求進(jìn)一步提高，這對輔控系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行，良好的兼容性和可維護(hù)性等提出了更高的要求。

1 現(xiàn)狀調(diào)查

南陽鴨河口發(fā)電有限責(zé)任公司四臺機(jī)組輔控系統(tǒng)，包含化學(xué)水處理系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)、二期凝結(jié)水精處理系統(tǒng)、二期循環(huán)水處理系統(tǒng)、廢水處理系統(tǒng)、一二期灰?guī)炜刂葡到y(tǒng)等子系統(tǒng)。各個(gè)控制子系統(tǒng)均采用PLC+上位機(jī)的控制模式。其中化學(xué)水處理系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)、二期凝結(jié)水精處理系統(tǒng)、二期循環(huán)水處理系統(tǒng)四個(gè)系統(tǒng)共同組成小型局域網(wǎng)，在化水控制室實(shí)現(xiàn)對該四個(gè)系統(tǒng)的集中監(jiān)控。各系統(tǒng)PLC類型及上位機(jī)配置情況為：

第一，二期化學(xué)水處理、循環(huán)水處理系統(tǒng)、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)三個(gè)系統(tǒng)于2007年投產(chǎn)，采用的是西門子S7系列PLC，研華610H工控機(jī)和IFIX3.5上位機(jī)軟件。

第二，一期制氫系統(tǒng)于2004年投產(chǎn)，采用的是GE Versamax系列PLC、聯(lián)想啟天M4300工控機(jī)和INTOUCH9.1上位機(jī)軟件。

第三，二期制氫系統(tǒng)于2007年投產(chǎn)，采用的是MODICON昆騰系列PLC、研華610H工控機(jī)和INTOUCH9.1上位機(jī)軟件。

第四，二期廢水處理系統(tǒng)和一期灰?guī)煜到y(tǒng)分別于2007年和2009年投產(chǎn)，采用的是西門子S5系列PLC、研華610H工控機(jī)和WINCC上位機(jī)軟件。

輔控系統(tǒng)上位機(jī)經(jīng)過七八年連續(xù)運(yùn)行，現(xiàn)系統(tǒng)很多設(shè)備已經(jīng)老化，故障率高、性能降低，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。問題主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

第一，系統(tǒng)故障率上升。輔控系統(tǒng)PLC上位工控機(jī)大部分2007年投入使用，已使用8年，故障率較高。很多系統(tǒng)只有一臺上位機(jī)，一旦該計(jì)算機(jī)發(fā)生故障，整個(gè)系統(tǒng)就不能運(yùn)行。若系統(tǒng)正在運(yùn)行，運(yùn)行人員將失去對設(shè)備運(yùn)行狀況的監(jiān)控，設(shè)備處于非常危險(xiǎn)的運(yùn)行工況。很多故障處理起來非常困難，需要時(shí)間較長，為機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行埋下了隱患。

第二，設(shè)備更新?lián)Q代、系統(tǒng)兼容性差。微軟公司2015年7月對Windows 2000、Windows XP系統(tǒng)停止支持，意味著新出的計(jì)算機(jī)設(shè)備將不配備這兩款操作系統(tǒng)。目前南陽鴨河口發(fā)電有限責(zé)任公司使用的上位機(jī)應(yīng)用軟件IFIX3.5和INTOUCH9.1版本只能在Windows 2000系統(tǒng)下運(yùn)行，若以后購買工控機(jī)設(shè)備進(jìn)行壞件更換，可能導(dǎo)致上位機(jī)軟件不能在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)硬件升級換代較快，Windows 2000系統(tǒng)兼容性較差，且大部分硬件無Windows 2000系統(tǒng)驅(qū)動軟件，上位機(jī)系統(tǒng)發(fā)生故障無法進(jìn)行重新安裝系統(tǒng)。原使用的軟件大部分是沒有授權(quán)的破解軟件，不能二次安裝，給日常維護(hù)帶來很大不便。

第三，軟件版本不統(tǒng)一，維護(hù)不方便，維護(hù)人員技術(shù)力量薄弱。詢問調(diào)查部分兄弟電廠，熱工維護(hù)人員對DCS的熟悉程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于PLC系統(tǒng)，主要是DCS系統(tǒng)的開放性較強(qiáng)，操作站也有多臺，培訓(xùn)和廠家技術(shù)支持都很到位，使用和維護(hù)很方便，不存在一臺計(jì)算機(jī)故障影響機(jī)組運(yùn)行安全的現(xiàn)象發(fā)生。而PLC系統(tǒng)相對封閉，各系統(tǒng)在基建完成后基本沒有后續(xù)技術(shù)支持和服務(wù)，熱工維護(hù)人員得不到系統(tǒng)培訓(xùn)，只能靠自己摸索，技術(shù)數(shù)量薄弱。一旦當(dāng)獨(dú)生子式的系統(tǒng)出現(xiàn)故障，往往不能及時(shí)消除故障，影響了系統(tǒng)安全運(yùn)行，帶來很不利的影響。

2 技術(shù)分析

鑒于以上問題，對輔控系統(tǒng)上位機(jī)進(jìn)行升級改造是必要的。為最大限度地節(jié)約改造成本、縮短改造工期、控制改造費(fèi)用，同時(shí)顯著提升輔網(wǎng)改造后的整體效益，對上位機(jī)硬件和軟件進(jìn)行升級，原工藝系統(tǒng)控制組態(tài)和人機(jī)界面進(jìn)行轉(zhuǎn)換移植，控制畫面、控制邏輯完全符合原有習(xí)慣，針對原系統(tǒng)畫面設(shè)計(jì)、不合理部分，在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行重新優(yōu)化設(shè)計(jì)。同時(shí)2016年廢水處理系統(tǒng)將進(jìn)行擴(kuò)容改造，控制系統(tǒng)一并進(jìn)行改造，本次不列入升級。上位計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)統(tǒng)一使用WINDOWS 7系統(tǒng)，應(yīng)用軟件統(tǒng)一使用一種版本，并將低版本升級至當(dāng)前主流版本，滿足硬件升級和操作系統(tǒng)升級的需要。當(dāng)前PLC系統(tǒng)經(jīng)常使用的上位應(yīng)用軟件特點(diǎn)如下：

2.1 IFix

系統(tǒng)穩(wěn)定性良好；支持多服務(wù)器-多客戶端結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)擴(kuò)展性方面支持微軟的VBA，做一些二次開發(fā)較容易；采用硬件狗加密；支持多種通訊協(xié)議；數(shù)據(jù)點(diǎn)管理方面為支持?jǐn)?shù)據(jù)類型多，有獨(dú)立的數(shù)據(jù)點(diǎn)管理平臺；圖形功能強(qiáng)；支持遠(yuǎn)程發(fā)布；市場占有率稍低，近年呈下降趨勢率；支持AB、西門子、GE、施耐德、OMRON等PLC系統(tǒng)。

綜上所述，其優(yōu)點(diǎn)為：是主流專業(yè)的通用監(jiān)控軟件產(chǎn)品，對各個(gè)廠家的PLC支持都很好，I/O驅(qū)動能力強(qiáng)。缺點(diǎn)為：需要看懂VB腳本，操作繁瑣。總的來說，適合對程序內(nèi)核比較了解，愛用控件和用VB寫腳本的技術(shù)人員。

2.2 InTouch

系統(tǒng)穩(wěn)定性良好；支持分布式服務(wù)器-客戶端結(jié)構(gòu)，架構(gòu)最先進(jìn)；系統(tǒng)擴(kuò)展性方面集成.Net框架，擴(kuò)展性強(qiáng)；采用硬件狗加密；支持通訊協(xié)議較少；有獨(dú)立的后臺數(shù)據(jù)對象管理；圖形功能強(qiáng)；支持遠(yuǎn)程發(fā)布；市場占有率較高，近年呈上升趨勢；支持AB、西門子、施耐德、OMRON、ABB等PLC系統(tǒng)。綜上所述，其優(yōu)點(diǎn)為：是主流專業(yè)的通用監(jiān)控軟件產(chǎn)品，它對各個(gè)廠家的PLC支持都很好，I/O驅(qū)動能力強(qiáng)；使用方便、上手容易，國產(chǎn)組態(tài)王的風(fēng)格有所借鑒。缺點(diǎn)為：對于類似讀取西門子PLC數(shù)據(jù)，需要專門的西門子軟件支持。

2.3 WinCC

由于項(xiàng)目比較龐大，有時(shí)會出現(xiàn)不易查明的故障，系統(tǒng)穩(wěn)定性一般；支持多服務(wù)器/多客戶端結(jié)構(gòu)；系統(tǒng)擴(kuò)展性方面軟件自己封裝的函數(shù)，不宜做較多的拓展開發(fā)；可使用軟授權(quán)；支持通訊協(xié)議較少；數(shù)據(jù)點(diǎn)管理通常為4～6M；圖形功能一般；支持遠(yuǎn)程發(fā)布；市場占有率方面，由于西門子控制系統(tǒng)較多，所以監(jiān)控軟件用的較多；支持西門子、施耐德等PLC系統(tǒng)。

綜上所述，其優(yōu)點(diǎn)是對西門子自己的PLC支持很好，通訊穩(wěn)定并容易配置。缺點(diǎn)是體積大，很多功能軟件包集成在一起，出現(xiàn)問題不易查找定位；穩(wěn)定性不好，對系統(tǒng)安裝環(huán)境和步驟要求苛刻，對操作系統(tǒng)的版本都有特殊的要求；升級頻繁，導(dǎo)致升級費(fèi)用高；系統(tǒng)有病毒就癱瘓，抗病毒能力差。適用于對程序內(nèi)核比較了解，愛用控件和用類C++語言寫腳本的技術(shù)人員。通過對當(dāng)前PLC系統(tǒng)經(jīng)常使用的上位應(yīng)用軟件進(jìn)行了了解和對比分析，同時(shí)結(jié)合公司使用IFIX軟件系統(tǒng)多的實(shí)際情況，準(zhǔn)備使用IFIX5.0以上版本進(jìn)行軟件統(tǒng)一，這樣只需要對制氫站系統(tǒng)軟件進(jìn)行更換，其他系統(tǒng)可以直接升級使用。

3 改造方案

3.1 計(jì)算機(jī)配置

3.1.1 2套制氫站控制系統(tǒng)整合，利用一臺上位機(jī)可以同時(shí)監(jiān)控2套制氫系統(tǒng)，共配置2臺計(jì)算機(jī)，互為備用。需要用IFIX從新編程組態(tài)上位機(jī)界面，進(jìn)行綜合調(diào)試。

3.1.2 循環(huán)水處理系統(tǒng)配置2臺計(jì)算機(jī)，互為備用。完善歷史曲線及報(bào)表系統(tǒng)；針對原系統(tǒng)畫面設(shè)計(jì)、不合理部分，在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行重新優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.1.3 化學(xué)水處理系統(tǒng)保持3臺計(jì)算機(jī)配置不變。完善歷史曲線及報(bào)表系統(tǒng)；針對原系統(tǒng)畫面設(shè)計(jì)、不合理部分，在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行重新優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.1.4 一期灰?guī)煜到y(tǒng)保持2臺計(jì)算機(jī)配置不變。需要用IFIX從新編程組態(tài)上位機(jī)界面，進(jìn)行綜合調(diào)試。

3.1.5 凝結(jié)水精處理系統(tǒng)配置2臺計(jì)算機(jī)，互為備用。完善歷史曲線及報(bào)表系統(tǒng)；針對原系統(tǒng)畫面設(shè)計(jì)、不合理部分，在原設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行重新優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.2 網(wǎng)絡(luò)配置

3.2.1 化學(xué)水處理控制系統(tǒng)的赫斯曼主交換機(jī)保留。用于本系統(tǒng)和水網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的信號交換使用。

3.2.2 制氫站系統(tǒng)、循環(huán)水處理系統(tǒng)、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)各配置1臺交換機(jī)。

3.3 軟硬件配置

3.3.1 應(yīng)用軟件IFIX 5.0以上版本無限點(diǎn)開發(fā)版5套，無限點(diǎn)運(yùn)行版6套；組態(tài)軟件USB硬件加密鎖。

3.3.2 操作系統(tǒng)軟件為WINDOWS 7旗艦版SP1以上版本。

3.3.3 工控機(jī)：CPU雙核3.0Hz、4G內(nèi)存、500G硬盤、ATX 250W電源、帶DVD-ROM光驅(qū)、4個(gè)以太網(wǎng)口、22寸三星顯示器、6個(gè)USB（前2后4）。

3.4 實(shí)施措施

3.4.1 確定施工方案并組織設(shè)備到貨。

3.4.2 與運(yùn)行部協(xié)商，在不影響各個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下，分步完成設(shè)備升級改造。

3.4.3 在各個(gè)系統(tǒng)升級完成并調(diào)試正常后，進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)備試運(yùn)行，做好分部驗(yàn)收。

3.4.4 完成水網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)的配置和調(diào)試，保證設(shè)備可靠運(yùn)行，設(shè)備施工工藝滿足國家相關(guān)行業(yè)規(guī)范要求。

3.4.5 改造完成的驗(yàn)收和效果評估。

4 結(jié)語

通過升級改造，保證設(shè)備安全可靠，使系統(tǒng)處于良好運(yùn)行狀態(tài)，減少熱工維護(hù)工作量。經(jīng)過軟件版本升級和統(tǒng)一，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)使用WINDOWS 7，可以保證在將來很長一段時(shí)間內(nèi)輔控系統(tǒng)處于一種最新狀態(tài)。結(jié)合項(xiàng)目實(shí)施和培訓(xùn)，可以鍛煉一批維護(hù)骨干，對系統(tǒng)維護(hù)、故障消除、將來的軟件更新和安裝等工作都具有重大的意義。

參考文獻(xiàn)

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[3]李鱗章，霍耀光.熱工自動化600MW火力發(fā)電機(jī)組培訓(xùn)教材[M].北京：中國電力出版社，2006.

作者簡介：溫建春（1978-），男，河南南陽人，供職于南陽鴨河口發(fā)電有限責(zé)任公司，研究方向：熱能動力工程熱工過程控制及其儀表。

（責(zé)任編輯：蔣建華）