輸煤控制系統通信網絡冗余改造及優化

劉 哲

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輸煤控制系統通信網絡冗余改造及優化

劉 哲

南京華得瑞科技有限責任公司，江蘇 南京 210015

描述了某電廠輸煤控制系統網絡為單網方式，為提高可靠性，通過技術改造把網絡改為冗余網絡方式，提高了設備運行的可靠性，保證了機組的穩定運行。

控制系統；單網；冗余網絡

1 概述

華能長春熱電廠輸煤程控系統通信網絡拓撲結構為ControlNet冗余雙網加Profibus單網方式，如圖1所示，在中控室PLC控制柜內，ControlNet冗余雙網通過MVI網關轉換為Profibus單網，Profibus單網以現場總線的方式連接現場各個遠程站。這種網絡拓撲方式存在一個缺點，如果Profibus單網中有一個站點通信中斷，例如碎煤機室遠程站與MVI網關之間的Profibus單網斷開，則下游T3轉運站與煤倉間站的通信也隨之中斷，導致中控室無法監控這三個遠程站的設備，影響輸煤系統的整體安全運行[1]。為了避免上述情況的發生，需要對現有的網絡拓撲結構進行改造，把ControlNet冗余雙網結構延伸到現場每一個遠程站，在遠程站內部再把ControlNet冗余雙網轉換為PROFIBUS單網，如圖2所示。這種結構方式采用了ControlNet冗余雙網結構，當在ControlNet主網絡出現故障時可及時無擾地切換到備用個網絡運行，網絡的安全性提高了10倍，使輸煤系統的運行安全、穩定、可靠，具有非常重要的意義。為了實現圖2所示的網絡結構，需要對原輸煤程控系統的通信網絡進行硬件改造、軟件重編及安裝調試等工作，下面進行詳細闡述。

2 硬件改造

硬件改造包括新增通信設備MVI及其附件、ControlNet電纜，通信設備位置分布。改造完成后的設備清單見附件。

圖1 系統通信網絡結構拓撲圖（單網）

圖2 系統通信網絡結構拓撲圖（雙網）

2.1 新增通信設備MVI

在原網絡結構中，共有2套MVI通信設備，改造后，現場5個遠程站每個站都需要1套MVI通信設備，因此需要再增加3套MVI通信設備，新增的3套MVI通信設備與原MVI通信設備相同[2]。

2.2 ControlNet電纜

在原網絡結構中，ControlNet冗余雙網在中控室控制柜內，每條網絡長度不超過5 m，改造過后，ControlNet冗余雙網延伸至每個遠程站，長度大大增加，因此需要計算采用ControlNet同軸電纜能否滿足這么遠的距離要求。

標準RG6屏蔽電纜的最大允許長度為1000 m，帶兩個分接器，每附加一個分接器，最大總長度減少16.3m，如圖3所示。

圖3 ControlNet同軸電纜

圖4 現場各遠程站間距離

2.3 通信設備位置分布

原2套MVI通信設備分別安裝到T1轉運站和T2轉運站，新增3套MVI通信設備分別安裝到碎煤機室、T3轉運站和煤倉間。MVI通信設備之間通過ControlNet冗余雙網連接。

3 軟件重編

網絡硬件設備發生了更改，軟件程序中的硬件組態、網絡組態及相關程序需要重新編寫，以對應實際的硬件設備。

3.1 硬件組態

改造后新增加了硬件設備，在程序中需要把它們添加進新的硬件組態中，并進行相應的配置、編譯、下裝，使程序能夠認識新增加的設備，新增設備能正常工作[4]。

3.2 網絡組態

改造后，網絡拓撲結構發生了改變，需要采用網絡組態軟件對的網絡結構進行重新組態，使軟件中的網絡拓撲結構與實際的網絡拓撲結構一致；還需要采用網絡協議轉換軟件對新增MVI通信設備進行正確配置，這樣才能建立起能夠無擾切換的ControlNet冗余雙網，達到此次改造的目的。

3.3 程序編寫

在上述與網絡硬件相關組態完成后，硬件網絡設備可以正常運行，網絡可以無擾切換，但這些網絡設備相關的程序也需要進行重新編寫，以對應變化了的網絡環境，才能保證輸煤系統的安全穩定運行[5]。

4 安裝調試

安裝調試工作包括設備安裝和配線、電纜敷設、設備上電調試、軟件調試等工作。

4.1 設備安裝和配線

設備安裝主要為通信設備MVI的安裝，需要把中央控制室PLC柜內的2套設備拆下來，安裝到T1轉運站和T2轉運站，新增3套安裝到其余三個遠程站，安裝結束后還有給這5套通信設備配電源線，網絡線。

4.2 電纜敷設

電纜敷設指中控室及各遠程站之間的ControlNet 同軸電纜的敷設，需要走橋架、電纜井及穿管等工作，此項工作耗費大量的人力與時間，工程量大[6]。

4.3 設備上電調試

上述兩項工作完成后，就可對設備進行上電調試，因各個站間距離較遠，此項工作只能逐個站分別進行，依次調試好每個站，調試好一個聯網一個。當所有站調試完成時，冗余雙網也就建立起來了，此時還要進行切換實驗，驗證是否達到預期效果。此項工作將耗費較多時間[7]。

4.4 軟件調試

軟件調試工作主要是對重新安裝的硬件及網絡組態、修改的相關程序進行正確性驗證，以確定是否達到改造的預期效果，保證輸煤系統更加安全、穩定和可靠的工作[8]。

[1]肖澄中.火電站輸煤控制系統的優化設計研究[J].電子技術與軟件工程，2015（22）：154.

[2]郭正林，李國鋒.發電廠輸煤系統葉輪給煤機無動力除塵器改造優化[J].中國電力教育，2012（24）：148-149.

[3]喬德暉，張克飛，尹金梅.改造輸煤系統優化運行方式[J].煤質技術，2011（2）：60-62.

[4]馬建勇.關于2×300 MW機組輸煤系統優化設計與改造探討[J].華東科技：學術版，2016（4）：12.

[5]凌啟鑫，林睦仁.可編程序控制器熱備用系統的電源冗余改造[J].電世界，2013，54（2）：33.

[6]陳龍.西門子PLC冗余系統在輸煤程控系統中的應用[J].中國科技博覽，2014（41）：243.

[7]曹俊敏，孟祥群，唐厚君.單個CAN控制器的雙總線冗余網絡實現[J].微處理機，2007，28（4）：29-31.

[8]漆光平，孫鵬，李光杰.基于橋接模式的雙網絡重復使用運載器控制系統冗余技術[J].航天控制，2012，30（2）：89-95.

Redundant Transformation and Optimization of the Communication Network Control System of Coal

Liu Zhe

Nanjing Hua Derui Technology Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 210015

This paper describes a power plant coal handling control system network single network. In order to improve the reliability, through technical transformation to the redundant network network, improves the reliability of the equipment running and guarantee the stable operation of the unit.

control system; single network; redundant network

TD634;TP273

A

1009-6434（2016）08-0025-03