GE Fanuc 在公用辅助系统实例应用研究

摘 要：火电厂公用辅助系统是火电厂重要组成部分，是电厂运行的关键组成环节，主要包括化学水处理系统、除灰/ 除渣系统、电除尘系统、废水处理等。为了提高了全厂辅助系统的控制水平、控制方式以及系统运行的安全性和经济性，实现个辅助车间就地无人值守，提高劳动生产率和全厂的自动化水平，电厂辅助系统一般会实行全厂集中监控，并建立公辅网，为实现电厂全厂监控（SIS）打下良好的基础。本文以湛江生物质电厂为实例，分析GE Fanuc公用辅助系统的功用，对其技术要求与特点进行简要分析。

关键词：生物质电厂；程控装置；辅助车间；GE PLC

中图分类号：TV73 文献标识码：A

1 概述

随着电力市场的不断发展进步，节能环保意识提高，可再生能源发电领域有了大展身手的空间和机遇。电厂公用辅助系统是电厂重要组成部分，是电厂运行的关键组成环节，它主要包括化学水处理系统、除尘/ 除渣系统、输灰系统、输料系统等重要公用辅助系统及化学废水处理、净水站系统、污泥脱水系统、生活污水处理系统等次重要公用系统。提高各辅助车间设备自动化水平，保证控制水平、控制方式以及系统运行的安全性和经济性，实现辅助车间就地无人值守，对企业提高劳动生产率、降低发电生产成本、减员增效都到促进保障作用。

广东粤电湛江生物质电厂 2X50MW 火电机组是获得联合国CMD资格的环保型可再生能源的发电厂。单机容量在生物质发电领域是目前最大的电厂。电厂在初步设计时控制系统定位具有较高的控制水平。全厂辅助车间在控制区域分别按 （化水除尘输灰、燃料输送）二个大区域控制点进一步优化设计，采用非常成熟可靠的PLC可编程控制器及工业以太网控制技术建立全厂BOP辅机集中监控网络。除保留必要的就地监控点（化水车间）外将辅助车间监控全部集中在控制室，通过授权管理在机组主控制室实现对全厂辅助车间的监视和控制。另外在#1监控站上提供对外通讯接口，作为辅控系统数据向SIS 系统提供数据交换提供平台通讯。

2 工程概况和简介

湛江生物质发电厂位于广东省湛江市遂溪县，一期装机容量 2X50MW，两台机组分别于2011 年 8 月及2011年11月发电。三大主机锅炉、汽轮机、发电机分别由华西能源、东方汽轮机厂、山东济南发电机厂提供辅网集中监控系统的控制范围及网络结构配置化水除尘输灰网络控制系统：包括综合水泵房、化学补给水、净水站系统、污泥脱水系统、生活污水处理系统、两台机组布袋除尘、气力输灰及灰库系统。

化水除尘输灰网络控制系统配置两台中央集控监控站布置在运行集控楼，并且互为备用。以#1监控站作为工程组态源站。所有组态均在#1监控站，其它监控站做备份站。整个控制网络系统以 MODBUS/TCPIP 作为通讯协议。为方便化水车间操作，在化水控制室单独安装一台监控站实现对化水车间的监控。

化学补给水系统、气力输灰及灰库系统程控装置主控制器可采用RX7i 双机热备冗余系统，模块采用 VERSAMAX 系列远程IO，I/O 模块和 CPU 之间的联系采用 GENIUS 总线。控制器和监控站之间采用 100M 以太网或者冗余以太网相连，构成双环形以太网，以进一步确保网络安全。其它如化学废水处理、净水站系统、污泥脱水系统、生活污水处理系统、#1及#2布袋除尘系统采用非冗余的PACS RX3i构成独立系统。

监控站软件方面操作系统采用 Windows XP SP2，编程软件采用GE Fanuc配套的 Proficy Machine Edition 5.0专业版 ，监控软件为单机版INTOUCH9.5版本64K IO容量中文开发版。

3 方案技术要求和特点

3.1 全厂辅控PLC控制系统的数据通讯

为避免不同PLC品牌及系列造成设备通讯接口、协议冲突，同时也为方便系统维护管理。电厂控制系统全部选用GE 的 PACS RX7i 或PACS RX3i系列高中档次产品。各辅控PLC装置布置为了符合电厂未来的发展和改造，网络交换机采用模块化结构，具有网管功能，各子程控PLC系统与辅网以星型连接方式通过光纤介质连接到辅控网的CISCO核心交换机上组成快速百兆/千兆以太网系统。监控站与PLC之间通讯协议采用MODBUS/TCPIP。

3.2 控制系统的实时性

主机采用 PACS RX7i 系列产品，I/O卡件采用 VERSAMAX产品，两者之间通过 GENIUS 总线实现连接，满足电厂控制系统对于数据通信实时性的要求。GENIUS 总线的通讯速率可以达到156K。在选用以太网交换机时选用低延迟的工业交换机产品，工业级以太网交换机的收发延迟需要控制在数个微秒级，保证整个网络的传输延迟满足实时控制的要求。

3.3 控制系统的可靠性

全厂的辅助控制系统关系着全厂辅助系统的稳定可靠运行，系统的可靠性成为构建控制系统时需要考虑的一个最主要因素。本着"管理集中、控制分散"的原则，减少风险的集中，采用较好的网络拓扑结构来满足控制系统可靠性要求。主要有以下几点：

（1）由于电厂电磁干扰大，必须采用光纤介质来增加网络的抗干扰能力。

（2）通讯网络冗余配置，在条件允许的情况下，最好实现通讯介质的冗余配置，以提高系统的可靠性和实时性。

（3）依据“管理集中、控制分散”原则，电厂运行人员可以在集控室或其它现场控制室对全厂辅助系统实现集中监视和控制，但过程控制数据库要相对分散在水料灰三个独立的服务器中。

在本系统中，重要辅控设备CPU 采用冗余配置，GE PACS 系统的冗余，通过总线来切换工作 CPU 和冗余 CPU，能够达到真正意义上的冗余。CPU 和 I/O 模件的通讯采用 GENIUS 总线，保证了通讯的抗干扰性，同时网络采用双缆结构，实现了通讯介质的冗余，增加了控制系统的可靠性。

3.4 控制网络的软件配置的高可用性

除了采用冗余和高可靠的硬件设备组建高可用性控制网络，还必须合理配置整个控制系统的监控软件架构。监控软件是控制系统的核心，所有控制子系统的上位机监控软件统一选择高性能的INTOUCH中文版软件。监控站与PLC通讯协议为MODBUS/TCPIP，大大减轻了 PLC 通信接口的负荷，不仅提高了系统响应速度，而且提高了系统可靠性，解决了全厂控制系统速度慢的问题，而且大大提高了系统运行稳定性。

3.5 PLC编程软件

Proficy Machine Edition是 GE Fanuc 的控制产品，为全厂各辅助车间程控系统提供了一个同一的编程组态平台环境，非常便于设备管理。从 I/O 的组态，控制器的程序直到触摸屏面板的画面生成全部完美集成，共享一个底层数据库，无需二次变量定义，更提供了全程冗余配置向导，网络和控制器的冗余配置可以轻松实现，完全符合 IEEC61131 标准的 IL、LD、FBD、ST 等编程语言结合全新的符号编程，配合强大的32位 C 语言编程，使得应用设计更加方便，维护更加简便。

结语

湛江生物质电厂辅助车间控制系统集成具有许多优势。首先，辅助车间控制系统实现了辅助系统集中监控及综合调度，它能够实现整个电厂辅助系统的优化控制，最大限度地满足电厂机组安全、高效运行的要求。其次，辅助车间控制系统高度的自动化和网络化，可最大限度地节约人力资源，提高劳动生产率，实现效率最大化，满足投资方的要求，实现投资的良性互动。再次，PLC 型号实现了全厂统一，各辅助车间均采用 GE 公司的 PACS RX7i 杏或PACS RX3i PLC，硬件统一，这样就为全厂辅助车间联网通讯及软硬件维护造创造了十分有利的条件，减少了设备备品数量。最后，电厂辅控系统实施是一个必然的发展趋势，辅助车间控制系统的联网，进而与电厂 SIS 系统及 MIS 系统实现联网，真正实现全厂网络化，使电厂自动化水平及信息化水平得以充分提升打下坚实基础。

参考文献

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