GEMarkVI控制系統與其他控制系統的通訊

李強 大慶油田燃機電廠

GEMarkVI控制系統與其他控制系統的通訊

李強 大慶油田燃機電廠

大慶油田燃機電廠2006年對現有2套燃氣-蒸汽聯合循環機組進行一體化升級改造，利用GE公司開發的MarkVIICS控制系統將電廠中的燃氣輪機控制、汽輪機控制、發電機勵磁和保護控制、余熱鍋爐控制以及輔助系統（BOP）控制等集成在一起，并且構成一個緊密的一體化結構。2#機組就是這種MarkVI控制的。但對于1#機組來說，由于汽輪機是南汽生產的，控制系統是ABB公司的Freelance2000，利用原有的DCS控制系統與MarkVI控制系統形成一體化控制，需要解決兩種不同的控制系統之間的通訊問題。

控制系統；一體化控制；通訊；MarkVI

日前燃氣-蒸汽聯合循環發電機組已部分實現了國產化，汽輪機已完全國產化，但作為機組靈魂的控制系統大多仍使用國外成熟的產品，如MarkVI、DCS、SIS和Ovation等。由于各電廠廠級一體化的發展，原有的控制系統與其他不同廠家的各級控制系統之間的通訊成了一體化發展的障礙[1]。Ovation控制系統使用了西屋公司的專利通訊系統WDPF-II，但是不支持其他的系統，技術更新和進步較慢，比不上通用的通信網絡如以太網等的發展。最終采用國際上通用的全冗余網絡，遵循ANSI標準IEEE802.3，實現企業內部的局域網、廣域網以及與Intranet網的聯接。

1 MarkVIICS概況

大慶燃機電廠現有2套燃氣-蒸汽聯合循環機組：1#機組1985年投產，只有1臺MS6001系列型號燃氣輪機，2002年節能改造加裝了1臺國產汽輪機；2#機組1988年投產，為整套燃氣-蒸汽聯合循環機組。2006年進行一體化升級改造，利用GE公司開發的MarkVIICS控制系統將電廠中的燃氣輪機控制、汽輪機控制、發電機勵磁和保護控制、余熱鍋爐控制以及輔助系統（BOP）控制等集成在一起，并且構成一個緊密的一體化結構。2#機組就是這種MarkVIICS控制的。但對于1#機組來說，由于汽輪機是南汽生產的，控制系統最初選擇的是ABB公司的Freelance2000，是DCS控制系統。由于國產汽輪機多采用DCS控制，更改成MarkVI控制系統需要增加大量的投資和時間，如果利用原有的DCS控制系統與MarkVI控制系統形成一體化控制，那么需要解決兩種不同的控制系統之間的通訊問題。

MarkVI控制系統是美國GE公司20世紀90年代末開發的Mark系列最新一代產品，它的網絡系統是一種層級網絡結構，每層都采用標準的網絡元件和協議，使不同平臺之間的系統集成大大簡化，提高了可靠性和可維護性。整個控制系統網絡自上而下分為四層：企業級控制層、監控級控制層、過程控制級、I/O控制層。

2 MarkVI與DCS的通訊

DCS是分散控制系統，國內一般習慣稱為集散控制系統，是一個由過程控制級和過程監控級組成的以通信網絡為紐帶的多級計算機系統，它綜合了計算機、通訊、顯示和控制等4C技術[2]。各公司都有自己的DCS產品，如燃機電廠是ABB公司的Freelance2000。

MarkVI控制系統容易與基于NT平臺的人機界面、監控及數據捕獲系統進行集成，同樣也可以與其他的分散控制系統DCS集成。MarkVI和DCS經過通訊互通重要過程量，可使全站控制系統得以優化，使機組能夠一鍵啟停。圖1給出了MarkVI與DCS通訊的各種方式。

圖1 MarkVI支持的通訊方式

如圖1所示，MarkVI支持的協議有以太網Modbus、以太網GSM以及串行Modbus。其中串行Modbus主要用于MarkV控制系統中，因傳輸速率的限制，MarkVI已經用以太網通訊代替。

3 MarkVI與Ovation的通訊

GEMarkVI控制系統基于以太網的數據通訊網絡主要分PDH網、UDH網兩級。燃機MarkVI側負責與OvationDCS通訊的是各機組的操作員站，該站從UDH網絡采集機組過程量，然后向PDH發送GSM數據包。

Ovation側負責與GEMarkVI通訊的是互為冗余的2個控制器，Ovation控制器的操作系統支持GEGSM協議。2個控制器經由1只CISCO2600路由器連接。

GEGSM數據包通過UDH網由CRM操作站發出，經PDH網交換機送至2600路由器，最后轉達到Ovation的控制器。數據傳輸路徑如圖2所示。

圖2 MarkVI與Ovation系統數據傳輸路徑

4 MarkVI與SIS系統的通訊

SIS系統即廠級監控信息系統，它是火電廠廠級生產過程自動化的組成部分，是聯系全廠的生產控制系統與MIS系統的橋梁，所有生產過程實時信息和數據均從下層控制網絡中以通訊的方式獲取。這個系統提供了足夠的接口實現與其他控制系統及網絡的連接，包括了機組DCS、輔助控制系統、電氣網絡控制計算機系統、電網調度系統、電廠管理信息系統等，實現了電廠生產過程信息互通和數據共享。

MarkVI與SIS系統通過GSM通訊，MarkVI控制系統將實時數據傳送到OvationDCS，通過DCS的OPC接口服務器將這些數據傳送給SIS端的PI數據庫。這種傳送方式將占用DCS控制器大量的CPU資源，容易造成DCS系統的不穩定和數據通道的堵塞，因此需要使用第三方軟件PI-CIMPIInterface。該接口軟件可安裝在GEEWSI服務器中，這種軟件能夠采集全站所有機組的EGD點數據，并將其發送到SIS側被PI數據庫采納并且存儲。接口結構如圖3所示。

PI-CIMPI接口程序要安裝在CimplicityServer服務器中，負責接收MarkVICimplicity服務器的數據，然后將其發送到PI數據庫存儲。接口程序在Cimplicity服務器啟動時就開始運行，每次啟動都將重新根據Cimplicity服務器中的EGD點列表刷新PI數據庫中的點信息，從而獲取最新的機組數據。因此，每次在MarkVI配置文件中增減EGD點，下裝后都必須重啟Cimplicity服務器。PI-CIMPI接口程序具備時間標簽的功能，可以按照MarkVI側HMISever的系統時間定義時間標簽，也可以按照PI服務器的系統時間來定義，最好是增加時間同步卡統一2個服務器的時間，即以任意系統的時間為標準時間。用戶可以通過自定義采樣配置選項，使系統不重新存儲未變的數值，從而大大減少系統資源的占用，提高實時反應速度。

圖3 MarkVI與SIS系統的接口結構

數據被采集后，PI系統將用內部PI-API函數將這些數據寫入實時數據庫，實現MarkVI系統與PI系統的通訊。SIS系統通過與PI系統的數據庫通訊全面了解機組運行狀況，最終實現了MarkVI系統與SIS系統通訊連接。

北京太陽宮燃氣熱電有限公司2套燃氣-蒸汽聯合機組采用的MarkVI與SIS系統專用通訊接口，實現了多系統在線監控。

5 結語

通過對多家電廠實際調研，探討了GE公司的主流控制系統MarkVI與其他廠家的監控系統的通訊方式，實現了MarkVI與其他系統一體化的可能，為電廠管控一體化發展提供了一些經驗。

[1]閻保康．國內外燃氣輪機發電技術的進展與前景[J]．浙江電力，2000，19（3）：3-5．

[2]楊松鶴．GE公司重型燃氣輪機系列發展分析[J]．燃氣輪機技術，2000，13（2）：1-4．

10.3969/j.issn.1006-6896.2011.5.029

（欄目主持 關梅君）