台山电厂辅控网集中化改造技术的探讨

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摘要：目前在电力系统实施“厂网分开、竞价上网”的政策背景之下，各火电厂为加强管理纷纷建立管理网络。辅助车间控制系统应运而生，它是利用先进的3C技术将相互独立的各个外网辅助系统集成控制，实现外网控制系统少人值班或无人值班，提高设备控制水平，从而大幅度的提高了劳动生产率，并达到减员增效的目的。但由于台山电厂的辅助车间控制系统设计建立时，此项技术还在摸索阶段，网络设计并不成熟，不可避免的存在一些问题，这些问题已经严重影响网络的正常运行，本次改造通过使用一些近年使用比较成功的技术，将网络进行了优化，使网络性能得到了大幅度的提高。

关键词：BOP；广播风暴；集成控制

中图分类号： 文献标识码：A文章编号：

引言

台山电厂所采用的PI系统等。辅助车间控制系统技术适合对数据集成有较高要求的系统。在底层使用现场总线技术，可将大量丰富的设备状态及生产运行数据集成到管理层，为实现全厂的信息系统提供重要的基础数据。

1、工程概述

台山发电厂一期工程的辅助系统控制网集中化改造后，集中监控网系统覆盖范围为：化学水处理系统、化学水预处理系统、1单元除灰系统、2单元除灰系统、1单元除渣系统、2单元除渣系统、工业废水处理系统、制氢站系统、制氯系统、1单元脱硫废水、2单元脱硫废水、生活污水系统、1单元空气炮、2单元空气炮、输煤系统等各系统的监视与控制。集中监控网的监控分为两层，第一层为各辅助车间就地控制系统（如除灰渣系统等），就地控制系统均采用PLC+CRT构成一套完整的监视控制系统。第二层为辅助车间公用网集中监控系统，通过光纤、超五类屏蔽双绞线、光电收发器和交换机将各辅助车间就地控制系统连接起来，构成完整的监视控制系统。

2、辅控网网络技术的集成方案

辅助车间控制系统简称辅控网，又称BOP即Balance Of Plant的缩写，它是利用先进的3C技术将相互独立的各个外网辅助系统集成控制，实现外网控制系统少人值班或无人值班，提高设备控制水平，从而大幅度的提高了劳动生产率，并达到减员增效的目的。

2.1网络系统结构描述

本网络以集控室的2台MACH4002主交换机为核心，以各子系统为联网节点，通过冗余光纤，构成2个完全相同的镜像星型网络。

本控制网在集控室内的网络机柜中设置2台MACH4002主交换机，作为网络核心交换机，双机冗余配置；设置2台服务器，双机冗余配置，每台服务器设置两块1000M服务器专用以太网卡，两块网卡通过超5类屏蔽双绞线，以RJ45的接口形式分别接入两台核心交换机。两台服务器和报表数据服务器之间设置一台KVM主机切换器，可实现三台服务器公用一套鼠标、键盘和显示器。

本系统的逻辑拓扑结构被配置为以服务器为核心的星型主从网；网络的管理功能由网络集中控制室冗余配置的服务器实现。

2.2软件结构描述

基于本控制网的用途，服务器主要运行的应用软件是人机界面软件（HMI）和数据库软件。本系统中，应用软件被配置为客户机client/服务器server 3层体系结构的分布式系统。

下面对网络集中监控系统数据的采集和控制加以说明：

就地控制系统（PLC）作为底层数据源，向网络集中控制室的服务器提供运行数据，并接收服务器运行指令，结合预编制程序，完成对现场工艺设备的控制功能。服务器作为中间层，采集底层数据，运行人机界面软件的服务器逻辑，形成操作画面动画；服务器并接收来自集中控制室操作员站的操作指令，经内部运算，形成运行指令，发往现场控制系统，同时，报表数据服务器将系统全部运行、操作信息注入服务器数据库中，为操作员站提供查询服务；操作员站作为客户机端，作为最上层，显示服务器生成的操作画面，检查操作员身份，接受操作员操作指令，并将其发往服务器，提供人机接口和数据库查询服务（即报表）。

2.3网络拓扑结构图

3、改造时的重要工艺

3.1安全性能的加强措施

3.1.1分用户权限登录

系统集成后多个节点画面都在一起，由于权限的终极化已经达到无所不能的地步，如果管理不擅，必会对系统安全造成威胁。为了回避这一风险，在本次改造中我们对不同的用户授予了不同的权限，运行人员可以根据自己的需求，登录不同的账号，从而解决了这一问题，为了进一步提升安全性，改造中在服务器上建立工作组，统一对所有操作员站进行安全策略的更改。

3.1.2系统报警优化

高度的集成化不可避免的带来了报警繁多的问题，严重影响了运行人员的监控，也给安全生产带来了隐患，为了解决这一问题，改造中首先将所有报警按照重要等级分级，并配有不同标签，使得不同用户在登录后只能看到自己所登录系统的报警，过滤掉没用的数据，使得系统的安全性有了很大的改观。

3.1.3采用VLAN-在交换机上预定义VLAN实现端口数据流的逻辑隔离，

VLAN是一种将局域网设备从逻辑上划分成一个个网段，从而实现虚拟工作组的新兴数据交换技术。由于它是从逻辑上划分，而不是从物理上划分，所以同一个VLAN内的各个工作站没有限制在同一个物理范围中，即这些工作站可以在不同物理LAN网段。一个VLAN内部的广播和单播流量都不会转发到其他VLAN中，从而有助于控制流量、减少设备投资、简化网络管理、提高网络的安全性。本系统根据交换机端口来划分VLAN。

经过逻辑划分后，BOP网络系统能够完成以下功能：

a.控制广播风暴

一个VLAN就是一个逻辑广播域，通过对VLAN的创建，隔离了广播，缩小了广播范围，可以控制广播风暴的产生。

b. 简化网络结构

对于采用VLAN技术的网络来说，大大减轻了网络管理和维护工作的负担，降低了网络维护费用，解决了因原有网络硬件老化和技术缺陷问题导致的网络通讯不稳定的现象，可以大大提高网络运行速率和网络的抗干扰能力。集成的快速光介质模块可以大大增加网络通讯能力，减少网络通讯延迟，减小网络硬件的故障机率。

3.2网络质量的提高

3.2.1增加网络节点自我诊断及自动断开链接功能

由于网络过于庞大，节点数量较多，一旦发生节点故障时将导致服务器负荷变高，严重的时候将使网络陷于瘫痪状态，为了解决这一问题，改造中，在各节点取任一标签作为判断通讯状态的判断，一旦标签通讯无法链接，系统将自动断开节点与服务器的链接，不会影响系统的正常运行，经改造后试运行，运行状态良好，这一改良很大程度的提高了网络通讯的质量。

3.2.2利用交换机检测各端口的通讯量

通过路由访问列表和MAC地址分配以及交换机端口绑定等VLAN划分原则，可以控制用户访问权限和逻辑网段大小，将不同用户群划分在不同VLAN，限制或者禁止子网间的数据流动，从而提高交换式网络的整体性能和安全性。

4、改造后的效果

4.1设备性能

改造后： BOP网下设1-2号集控监控点4台操作员站、3-5号集控操作员站3台操作员站，7台操作员通过和BOP网的主从服务器实时通讯进行BOP各子系统的全面监控，7个操作员站可以互为备用，并通过设置操作权限切换防止重复误操作情况的发生，提高了系统的可靠性和稳定性。有效推进了向国际一流电厂大集控生产管理模式转变的进程，提高了全厂的自动化程度，有效减少了人力资源成本，并以此提高了对全厂生产设备的全面管控力度和协调能力，为全厂设备的稳定可靠运行打下了坚实的基础。

4.2节能降耗

改造后：BOP网下设1-2号集控监控点4台操作员站、3-5号集控操作员站3台操作员站，7台操作员通过和BOP网的主从服务器实时通讯进行BOP各子系统的全面监控，7个操作员站可以互为备用，根据现有情况监盘人员已经减少至3人，随着运行人员技能的不断完善，最终可以完成一人监盘，大大的减少了人力资本和设备的投入，也是我厂实现“大集控”战略目标走出的重要一步。

5、结语

通过辅控网集中化改造，将以前的分区域控制变更为集控室统一控制，为实现大集控管理模式奠定了硬件基础，同时也提高了集中化控制的水平，减少了运行人员数量，降低了运行人员的劳动强度，降低了发电人力成本，提高了经济效益。

参考文献：

[1] 张立恒，全厂辅控网控制系统（BOP）的典型设计与实现控制工程

[2]孙宾 ，火电厂辅助车间PLC网络控制系统控制工程

[3] 杜永春，彭宏 火力发电厂辅助车间集中监控系统及其应用控制工程