Quantum双机热备+X80 IO解决方案在铜川铝业自备电厂2×350MW动力站辅机程控系统中的应用

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摘要：施耐德电气为客户提供了quantum双机热备系统以满足客户对控制系统稳定性及可靠性的要求，并开创性地推出了结合工业以太网的x80系列远程io系统，在合理地降低工程造价及后期维护费用的基础上，为客户提供一个稳定、冗余、开放、高速的PLC控制系统。

关键词：火力发电；辅机控制系统；工业以太网；Quantum；X80

中图分类号：TM571 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）19-0119-02

在大型火力发电厂各辅机控制系统中，一直以来都是使用双机热备的CPU作为系统的控制核心，所有的现场IO信号都是通过远程IO站来接收和发送，而控制系统的CPU和IO站之间的数据通讯使用的均为各种形式的现场总线，虽然现场总线具有实时性好、可靠性高、抗干扰能力强、连接方便、布线简单等优点，但随着自动控制系统的不断发展，在现实的应用中，用户对控制系统性能的要求越来越高，传统的现场总线方式已经显示出越来越大的不足，因为传统的现场总线无法连接各种接口的现场智能设备和仪表、通讯的数据量较小、通讯速率较低、无法提供大量的故障诊断信息等不足之处都已明显地制约了传统的控制系统和现场总线的发展。

自动控制系统的发展并非只能依靠现场总线，随着以太网技术的不断普及及发展，基于以太网技术并应用于工业环境的工业以太网以其通讯速率较高、协议开放、容易互连、支持远程访问和远程实时故障诊断、支持多种不同介质互连、支持网络冗余和多种网络连接方式等特点，在当前的工业控制系统中得到了广泛应用。并且，随着工业以太网应用的不断普及，各种工业以太网产品的价格也在不断的降低。而现代的自动化系统也只有依靠工业以太网才能获得更大的发展。

恰逢其时，施耐德电气推出Quantum Ethernet X80 I/O系统解决方案并成功地应用于铜川铝业自备电厂2×350mw动力站为新建工程之中，为客户打造了一个高性价比的控制系统。

1 项目概况

铜川铝业自备电厂2×350MW动力站为新建工程，是铜川铝业自备电厂昌吉160万t/a高精度铝合金-电-煤一体化循环经济项目的配套火电厂，厂址位于新疆维吾尔族自治区昌吉回族自治州吉木萨尔县境内的准东煤电煤化工产业带五彩湾区。一期工程计划建设4台350兆瓦级国产超临界燃煤间接空冷机组。本期工程计划于2012年5月开工，4台机组分别于2013年6～10月投产。

2 控制系统的组成

铜川铝业自备电厂2×350MW动力站各辅助车间控制系统均采用可编程序控制器（PLC）实现控制功能，并对这些车间采用联网集中监控方式，辅助车间监控网采用100M工业以太网（光纤），网络通讯介质应冗余配置，监控点设在主厂房集中控制室，即在辅助车间监控网的操作员站上完成对锅炉补给水处理控制系统、综合水泵房控制系统（含净水车间）、煤水及灰水处理控制系统、工业废水房控制系统、制氢站控制系统、液氨存储控制系统、凝结水精处理（包括汽水取样及化学加药）、输煤控制系统、除灰控制系统、电除尘控制系统的监视与控制。

3 解决方案介绍

在充分地了解了自备电厂需求的前提下，结合Quantum Ethernet X80 I/O系统的独特性和高性价比的特点，成功地改造了锅炉补给水处理控制系统、综合水泵房控制系统（含净水车间）、煤水及灰水处理控制系统、工业废水房控制系统、凝结水精处理（包括汽水取样及化学加药）、除灰控制系统，完成了X80在全球火力发电厂辅控系统的第一次完美呈现。

整个控制系统由7套Quantum双机热备PLC组成，每套双机热备系统连接若干X80远程IO站点，整个系统共使用14块140CRP31200、55块BMXCRA31210以及27块BMXNRP0200。

每套Quantum热备CPU主站与IO子站之间通过双绞线及光纤全部采用Ethernet I/O方式连接，并形成一个链环。当链环中任一位置的双绞线出现断线故障时，系统在小于50ms的时间内自动自愈。

所有Quantum热备CPU主站与X80 IO子站上的模板均支持带电插拔功能，系统提供多种硬件、软件、Web等的故障诊断方式以及全冗余的解决方案，提高了控制系统的可靠性，满足了控制系统的应用要求，降低了现场维护人员的技术要求，减少了系统维护时间和维护工作量，降低了用户的建设和维护成本。

4 结语

施耐德电气在2011年推出了基于工业以太网的Quantum Ethernet I/O系统，该系统以Quantum PLC为核心、采用工业以太网Ethernet/IP协议作为主干网络的通讯协议、连接现场Quantum远程IO子站、分布式IO子站、仪表、执行机构等现场设备，充分发挥了工业以太网的各种优点，在支持以太网的常见各种服务的同时，解决了以太网实时性差、可靠性差的缺点，极大地延伸了Quantum PLC的解决方案。2012年，施耐德电气在Quantum Ethernet I/O系统的基础上更进一步，推出了Quantum Ethernet X80 I/O

系统，该系统以Quantum CPU为核心、采用工业以太网Ethernet/IP协议作为主干网络的通讯协议、连接现场X80远程IO子站，并通过X80远程IO子站连接现场仪表、执行机构等现场设备，在确保控制系统稳定、冗余、开放、高速的基础上明显地降低了工程的造价及维护成本，进一步扩充了Quantum系统的解决方案。