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摘要：目前国内多数电厂的辅助车间控制系统大多采用PLC，并设置辅助车间集中监控网。本文结合工程实际提出了大型电厂的辅助车间控制系统采用DCS的方案。
关键词：控制系统，辅助车间，DCS，PLC
中图分类号：TM6文献标识码：A 文章编号：
1概述
目前國内电厂设计中辅助车间一般单独设置基于PLC的辅助车间集中监控网，监控网与主厂房机组DCS监控网络分开，分别留有与厂级监控信息系统（SIS）通讯接口，厂级监控信息系统完成全厂的实时监视与查询、在线计算分析、运行操作指导、厂用故障分析、系统维护、数据储存处理等功能。
随着我国综合国力的提高，近年来大容量超临界电厂项目增多，要求辅助车间与主机的控制系统采用相同硬件的DCS来组成集中监控和生产管理网络，通过集中控制室内的全功能操作员站对锅炉和汽机以及各辅助车间进行监控。目前，锅炉汽机及其辅助系统的控制采用DCS在国内外都已经广泛应用，灰、煤、水等车间控制系统，尤其是大容量机组的辅助车间也采用DCS的设计正在成为主流趋势。
2工程概况和简介
庄河发电厂位于大连庄河市，本期新建2台600MW超临界燃煤凝汽式汽轮发电机组。锅炉为哈锅设计供货的单炉膛、一次中间再热、前后墙对冲燃烧方式的超临界参数变压运行直流炉。汽机发电机组由哈尔滨汽机厂和电机厂提供。DCS采用国电智深的控制系统。
3辅助车间控制方式及其控制水平
辅助车间集中监控网络（BOP-NET）根据各电厂运行需要，可以设置水、煤、灰三个监控点的方案，也可以设置一个集中监控点的方案。
水、煤、灰三个监控点的方案辅助车间集中监控网络设置两层监控网络，第一层根据各辅助车间的性质，将各辅助车间分别接入水、煤、灰三个子网，在就地设置水、煤、灰三个监控点，分别用于全厂水务系统（包括化学水处理、凝结水精处理、化学取样加药、废水处理、制氢站等）、输煤系统、除灰渣电除尘系统的运行监控。
本工程采用一个监控点的方案。采用DCS来实现辅助系统的监视和控制。辅助系统DCS的操作员站设在集中控制室内，DCS的控制机柜分散布置在各辅助车间的电子设备间中。为调试、初期运行方便及作为集中控制室DCS操作员站的备用，在各辅助车间设操作终端，随着各辅助车间正常运行后，逐步由就地车间监控转为集中控制室监控。对于必须有人值班的辅助车间（例如输煤系统），采用就地监控方式，集中控制室主要完成监视功能。
3.1除灰渣系统
3.1.1用于2台锅炉除灰控制的辅助系统DCS远程站布置在电除尘电控楼就地电子设备间内，在集中控制室的辅助系统DCS操作员站上实现系统除灰系统的监视和控制，同时在就地电子设备间内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.1.2除渣的工艺系统比较分散，主要由炉底渣、石子煤和渣浆池系统组成。因此，辅助系统DCS远程站分别布置在电除尘电控楼就地电子设备间（实现炉底渣、石子煤系统的监控）和灰场除灰水泵房就地电子设备间（实现渣浆池系统的监控）。在集中控制室的辅助系统DCS操作员站上实现除渣系统的监视和控制，同时在就地电子设备间内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.2除盐水处理系统
3.2.1本工程的锅炉补给水和各辅机的冷却水来自海水淡化处理系统后的除盐水。主要由海水预处理（包括澄清和加药）、两级海水反渗透处理系统和一级除盐加混床处理系统组成。
3.2.2在化学水处理车间的就地电子设备间布置辅助系统DCS远程控制站，在集中控制室的辅助系统DCS操作员站上实现除盐水处理系统的监视和控制。同时在就地电子设备间内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.2.3海水反渗透处理系统的控制装置随主设备成套提供，并留有与DCS控制站的硬接线接口，在辅助系统DCS操作员站上能够实现系统的自动控制和和重要参数的显示。
3.3凝结水精处理及再生系统和化学取样加药系统
3.3.1凝结水精处理系统采用带前置过滤器的体外再生高速混床系统。两台机组共设一套体外再生装置。采用辅助系统DCS远程控制站(布置在控制楼6.9米的凝结水精处理控制室)，在集中控制室实现整个系统的监视和控制。同时在凝结水精处理控制室内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.3.2由于两台机组的化学取样系统和化学加药系统的工艺设备都布置在控制楼6.9米。因此，这两个系统都留有与凝结水精处理及再生系统DCS远程站的硬接线连接，控制逻辑和要求由工艺设备厂家提供，在辅助系统DCS中实现控制功能。
3.4循环水处理系统
3.4.1本工程采用电解海水制氯并向循环水进行加氯，完成整个循环冷却水的加药处理过程。控制系统采用PLC完成，随工艺设备厂家成套提供，最终经通讯接口与在辅助系统DCS连接，在DCS中实现控制和监视功能。
3.5废水处理系统
废水处理系统主要由工业废水和生活污水两部分组成。设置必要的监视仪表，并随工艺设备提供部分就地控制箱，通过硬接线接至位于废水处理车间就地电子设备间的辅助系统DCS远程控制柜，在集中控制室的辅助系统DCS操作员站上实现废水处理系统的监视和控制。同时在就地电子设备间内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.6压缩空气站
单元机组、除灰和化学水处理系统的所有仪表和厂用压缩空气都来自同一个压缩空气站。每台空压机自带就地控制装置，控制和监视信号通过硬接线或通讯接口接至位于空压机室就地电子设备间的辅助系统DCS远程站，在辅助系统DCS上实现各空压机的启停操作、联锁和重要状态的监视。同时在就地电子设备间内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.7采暖通风系统
3.7.1采暖通风系统的包括控制楼集中空调系统、集中制冷站、集中加热站和主厂房通风系统等。采用辅助系统DCS远程控制站(布置在控制楼13.7米的采暖通风电子设备间)，在集中控制室实现整个系统的监视和控制，同时在采暖通风控制室内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.7.2其中除集中制冷站的控制装置随工艺设备成套提供，并留有与采暖通风DCS远程站的硬接线或通讯接口外，集中空调系统和集中加热站系统的控制要求由设备厂家和工艺专业提出，直接在辅助系统DCS实现控制和监视。
3.8燃油泵房
燃油泵房采用辅助系统DCS来实现控制和监视功能。在泵房就地电子设备间内布置辅助系统DCS远程站，并接入辅助系统DCS网络，在集中控制室实现对燃油泵房系统的全部监视和控制功能。同时在就地电子设备间内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.9制氢站
制氢站控制系统采用PLC，随工艺设备成套提供，经过通讯方式在辅助系统DCS内实现控制和监视功能。在集中控制室内实现系统的监视和控制，同时在就地电子设备间内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.10输煤系统
输煤控制系统由电气专业负责设计，采用PLC＋上位机的方式组成监控系统，在就地控制室内实现系统的监视和控制。并留有与辅助系统DCS的通讯接口。在集中控制室的DCS操作站上仅完成监视功能。
3.11电除尘系统
电除尘控制系统由电气专业负责设计，采用PLC＋上位机的方式组成监控系统，在就地控制室内实现系统的监视和控制。并留有与辅助系统DCS的通讯接口。在集中控制室的DCS操作站上仅完成监视和控制功能
4硬件配置
本工程辅助系统DCS选用在大型机组上有成功应用经验、适合电站特点、性能/价格比好且在国内有实质性合作关系和良好技术支持的国产优质产品，即国电智深EDPF-NT分散控制系统来实现。可用率应大于99.9％。该DCS系统I/O点数约为5000点
辅助系统DCS硬件配置：冗余的通讯网络、3套操作员站，1套工程师站、21对冗余控制器（过程控制站）、多个I/O展柜、3台打印机等。
根据系统特点，利用交换机技术，在逻辑上把地理位置相近或相同类型的系统设置在同一个VPN虚拟网中，共分成采暖通风网段、除灰渣网段（包括除灰渣、电除尘系统、空压机系统）、水系统网段（包括化学水处理、废水处理、制氢站和循环水处理）、凝结水精处理和再生网段（包括化学加药和取样）、燃料网段（包括燃油泵房和输煤）以及主厂房集控室网段（包括操作员站、工程师站等）。各个网段通过冗余的工业光纤环形网络相连，组成辅助车间DCS监控网络。
过程控制站用于对现场过程信号进行数据采集和处理，并按照组态的控制策略进行控制运算，输出控制信号对现场设备进行控制。过程控制站由冗余的控制器、IO模件、冗余电源、冗余总线和机柜组成。
5结论
辅助车间采用DCS时，与主厂房DCS采用相同硬件。一方面，统一的软件系统，能够实现全场控制系统的无缝连接，无需通讯协议转换，系统通讯畅通，响应速度快；便于生产培训。另一方面，统一的硬件系统，方便用户备品备件管理，方便运行维护。目前DCS和PLC系统平均到单点I/O价格基本相当，辅助车间采用DCS不但不会造成投资的增加，而且由于主辅控制系统硬件和软件的统一，极大的减少了培训、运行和维护成本，在电厂的实际运行过程中显现出越来越大的经济效益。
关键词：控制系统，辅助车间，DCS，PLC
中图分类号：TM6文献标识码：A 文章编号：
1概述
目前國内电厂设计中辅助车间一般单独设置基于PLC的辅助车间集中监控网，监控网与主厂房机组DCS监控网络分开，分别留有与厂级监控信息系统（SIS）通讯接口，厂级监控信息系统完成全厂的实时监视与查询、在线计算分析、运行操作指导、厂用故障分析、系统维护、数据储存处理等功能。
随着我国综合国力的提高，近年来大容量超临界电厂项目增多，要求辅助车间与主机的控制系统采用相同硬件的DCS来组成集中监控和生产管理网络，通过集中控制室内的全功能操作员站对锅炉和汽机以及各辅助车间进行监控。目前，锅炉汽机及其辅助系统的控制采用DCS在国内外都已经广泛应用，灰、煤、水等车间控制系统，尤其是大容量机组的辅助车间也采用DCS的设计正在成为主流趋势。
2工程概况和简介
庄河发电厂位于大连庄河市，本期新建2台600MW超临界燃煤凝汽式汽轮发电机组。锅炉为哈锅设计供货的单炉膛、一次中间再热、前后墙对冲燃烧方式的超临界参数变压运行直流炉。汽机发电机组由哈尔滨汽机厂和电机厂提供。DCS采用国电智深的控制系统。
3辅助车间控制方式及其控制水平
辅助车间集中监控网络（BOP-NET）根据各电厂运行需要，可以设置水、煤、灰三个监控点的方案，也可以设置一个集中监控点的方案。
水、煤、灰三个监控点的方案辅助车间集中监控网络设置两层监控网络，第一层根据各辅助车间的性质，将各辅助车间分别接入水、煤、灰三个子网，在就地设置水、煤、灰三个监控点，分别用于全厂水务系统（包括化学水处理、凝结水精处理、化学取样加药、废水处理、制氢站等）、输煤系统、除灰渣电除尘系统的运行监控。
本工程采用一个监控点的方案。采用DCS来实现辅助系统的监视和控制。辅助系统DCS的操作员站设在集中控制室内，DCS的控制机柜分散布置在各辅助车间的电子设备间中。为调试、初期运行方便及作为集中控制室DCS操作员站的备用，在各辅助车间设操作终端，随着各辅助车间正常运行后，逐步由就地车间监控转为集中控制室监控。对于必须有人值班的辅助车间（例如输煤系统），采用就地监控方式，集中控制室主要完成监视功能。
3.1除灰渣系统
3.1.1用于2台锅炉除灰控制的辅助系统DCS远程站布置在电除尘电控楼就地电子设备间内，在集中控制室的辅助系统DCS操作员站上实现系统除灰系统的监视和控制，同时在就地电子设备间内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.1.2除渣的工艺系统比较分散，主要由炉底渣、石子煤和渣浆池系统组成。因此，辅助系统DCS远程站分别布置在电除尘电控楼就地电子设备间（实现炉底渣、石子煤系统的监控）和灰场除灰水泵房就地电子设备间（实现渣浆池系统的监控）。在集中控制室的辅助系统DCS操作员站上实现除渣系统的监视和控制，同时在就地电子设备间内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.2除盐水处理系统
3.2.1本工程的锅炉补给水和各辅机的冷却水来自海水淡化处理系统后的除盐水。主要由海水预处理（包括澄清和加药）、两级海水反渗透处理系统和一级除盐加混床处理系统组成。
3.2.2在化学水处理车间的就地电子设备间布置辅助系统DCS远程控制站，在集中控制室的辅助系统DCS操作员站上实现除盐水处理系统的监视和控制。同时在就地电子设备间内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.2.3海水反渗透处理系统的控制装置随主设备成套提供，并留有与DCS控制站的硬接线接口，在辅助系统DCS操作员站上能够实现系统的自动控制和和重要参数的显示。
3.3凝结水精处理及再生系统和化学取样加药系统
3.3.1凝结水精处理系统采用带前置过滤器的体外再生高速混床系统。两台机组共设一套体外再生装置。采用辅助系统DCS远程控制站(布置在控制楼6.9米的凝结水精处理控制室)，在集中控制室实现整个系统的监视和控制。同时在凝结水精处理控制室内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.3.2由于两台机组的化学取样系统和化学加药系统的工艺设备都布置在控制楼6.9米。因此，这两个系统都留有与凝结水精处理及再生系统DCS远程站的硬接线连接，控制逻辑和要求由工艺设备厂家提供，在辅助系统DCS中实现控制功能。
3.4循环水处理系统
3.4.1本工程采用电解海水制氯并向循环水进行加氯，完成整个循环冷却水的加药处理过程。控制系统采用PLC完成，随工艺设备厂家成套提供，最终经通讯接口与在辅助系统DCS连接，在DCS中实现控制和监视功能。
3.5废水处理系统
废水处理系统主要由工业废水和生活污水两部分组成。设置必要的监视仪表，并随工艺设备提供部分就地控制箱，通过硬接线接至位于废水处理车间就地电子设备间的辅助系统DCS远程控制柜，在集中控制室的辅助系统DCS操作员站上实现废水处理系统的监视和控制。同时在就地电子设备间内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.6压缩空气站
单元机组、除灰和化学水处理系统的所有仪表和厂用压缩空气都来自同一个压缩空气站。每台空压机自带就地控制装置，控制和监视信号通过硬接线或通讯接口接至位于空压机室就地电子设备间的辅助系统DCS远程站，在辅助系统DCS上实现各空压机的启停操作、联锁和重要状态的监视。同时在就地电子设备间内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.7采暖通风系统
3.7.1采暖通风系统的包括控制楼集中空调系统、集中制冷站、集中加热站和主厂房通风系统等。采用辅助系统DCS远程控制站(布置在控制楼13.7米的采暖通风电子设备间)，在集中控制室实现整个系统的监视和控制，同时在采暖通风控制室内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.7.2其中除集中制冷站的控制装置随工艺设备成套提供，并留有与采暖通风DCS远程站的硬接线或通讯接口外，集中空调系统和集中加热站系统的控制要求由设备厂家和工艺专业提出，直接在辅助系统DCS实现控制和监视。
3.8燃油泵房
燃油泵房采用辅助系统DCS来实现控制和监视功能。在泵房就地电子设备间内布置辅助系统DCS远程站，并接入辅助系统DCS网络，在集中控制室实现对燃油泵房系统的全部监视和控制功能。同时在就地电子设备间内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.9制氢站
制氢站控制系统采用PLC，随工艺设备成套提供，经过通讯方式在辅助系统DCS内实现控制和监视功能。在集中控制室内实现系统的监视和控制，同时在就地电子设备间内布置就地操作终端实现调试、就地操作及异常工况处理的功能。
3.10输煤系统
输煤控制系统由电气专业负责设计，采用PLC＋上位机的方式组成监控系统，在就地控制室内实现系统的监视和控制。并留有与辅助系统DCS的通讯接口。在集中控制室的DCS操作站上仅完成监视功能。
3.11电除尘系统
电除尘控制系统由电气专业负责设计，采用PLC＋上位机的方式组成监控系统，在就地控制室内实现系统的监视和控制。并留有与辅助系统DCS的通讯接口。在集中控制室的DCS操作站上仅完成监视和控制功能
4硬件配置
本工程辅助系统DCS选用在大型机组上有成功应用经验、适合电站特点、性能/价格比好且在国内有实质性合作关系和良好技术支持的国产优质产品，即国电智深EDPF-NT分散控制系统来实现。可用率应大于99.9％。该DCS系统I/O点数约为5000点
辅助系统DCS硬件配置：冗余的通讯网络、3套操作员站，1套工程师站、21对冗余控制器（过程控制站）、多个I/O展柜、3台打印机等。
根据系统特点，利用交换机技术，在逻辑上把地理位置相近或相同类型的系统设置在同一个VPN虚拟网中，共分成采暖通风网段、除灰渣网段（包括除灰渣、电除尘系统、空压机系统）、水系统网段（包括化学水处理、废水处理、制氢站和循环水处理）、凝结水精处理和再生网段（包括化学加药和取样）、燃料网段（包括燃油泵房和输煤）以及主厂房集控室网段（包括操作员站、工程师站等）。各个网段通过冗余的工业光纤环形网络相连，组成辅助车间DCS监控网络。
过程控制站用于对现场过程信号进行数据采集和处理，并按照组态的控制策略进行控制运算，输出控制信号对现场设备进行控制。过程控制站由冗余的控制器、IO模件、冗余电源、冗余总线和机柜组成。
5结论
辅助车间采用DCS时，与主厂房DCS采用相同硬件。一方面，统一的软件系统，能够实现全场控制系统的无缝连接，无需通讯协议转换，系统通讯畅通，响应速度快；便于生产培训。另一方面，统一的硬件系统，方便用户备品备件管理，方便运行维护。目前DCS和PLC系统平均到单点I/O价格基本相当，辅助车间采用DCS不但不会造成投资的增加，而且由于主辅控制系统硬件和软件的统一，极大的减少了培训、运行和维护成本，在电厂的实际运行过程中显现出越来越大的经济效益。