硅谷杂志：电站电厂辅助控制SCADA系统设计 |
| 2012-07-09 15:37 作者：李 德 来源：硅谷网 HV： 编辑： 【搜索试试】
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硅谷网7月9日消息 （原文载于《硅谷》杂志6月刊）介绍一套电站电厂辅助控制SCADA系统设计和实现。系统融合计算机技术、网络通信及信息管理技术。描述系统的组成、网络结构及数据采集并利用iFIX软件平台开发上位机监控系统。实测证明，该系统运行稳定可靠，监控界面操作方便，提高生产效率。
随着对电站电厂提出更高要求的同时也加速了电站发电设备更新、改造的步伐，然而对于电站电厂来说，其不仅仅是要改进设备，还要加强设备间的协调配合能力。针对这个问题，结合电站电厂工作段的复杂性、控制元件较为分散的特点设计了电站电厂辅助控制SCADA系统，该系统融入了计算机技术、网络通信及信息管理技术，可实时、准确、有效的监控电站电厂运行信息，增强了各工程师站之间的协调合作能力，使管理者能够及时掌握发电信息并作出宏观调控，实时在线故障诊断功能也能让操作员及时排除故障，从而提高了效率，降低了损耗。
1电站电厂辅助控制SCADA系统总体方案
1.1电站电厂辅助控制SCADA系统构成
电厂辅助工艺流程复杂，且底层的控制设备分散到各处，各系统运行相互独立，要求协调配合程度高，因此实时有效的传递生产信息尤为重要。围绕这个特点，设计了一套电站电厂辅助控制SCADA系统，该系统架构图如图1所示。
为了保证操作员对电厂辅助控制网络进行实时监控操作、工程师电厂辅助控制参数的设置以及管理者对电站信息的及时了解和宏观决策。SCADA系统采用了分层次结构化设计，且运用了的C/S（Client/Server）和B/S（Browser/Server）架构。如图1所示，过程监控层和现场控制层采用了现场总线作为通讯媒介，西门子S7-300作为现场控制层的主站，为DP从站内的传感器、调节器和仪表等都分配了一个从站站号，便于PLC采集监控电厂电站辅助控制网络信息。过程监控层PC机采用iFIX软件开发，与PLC通讯实现上位机监测控制，并建设SCADA系统冗余，使网络上的所有MMI（人机界面工作站）都通过SCADA1进行监测控制，但同时保证SCADA2与SCADA1实时数据同步、历史数据同步等。然后通过通信控制器将数据信息传送至生产管理层，工程师们可以通过工厂内部局域网对电站辅助控制网络参数形成配方存储，自控工程师们可以按实际情况调用需要的配方下载到现场控制层上的PLC机上执行。最后再由WEB服务器将生产信息以WEB形式发送到企业经营管理层，使经营者通过WEB浏览器及时把握联动线生产信息。
图1系统架构图
该网络系统具体实现的功能有：
1）数据采集
该网络系统可以实时采集电厂电站辅助控制网络动态工艺参数，并在监控站上位机显示，也可从实时/历史数据库中提取信息，并在生产过程中的报警信息予以显示，实现报表打印输出所需的信息。
2）在线自校正
可在SCADA服务器或PLC程序中存储一些经过长期研究或经验所得的自校正系统程序，如有一些分析项目，如煤、灰、水样的分析，与其相关的设备和传感器易发生故障，这时必须要求在服务器中存储一些配方，在遇到故障时可以立刻报警并作出相应处理。在线自校正功能解决了各工作段故障自动解决，缓解了操作员的工作强度，提高了系统智能化程度。
3）网络浏览和可视信息服务
借助电站电厂辅助生产局域网和监控组态软件，所有线上计算机终端授权后均可浏览控制系统的实时数据和监测画面。通过网络传输，决策者可利用WEB浏览器实现胎面联动线生产信息综合查询、远程诊断等信息服务功能。
2实时性设计
2.1数据采集处理策略
1）OPC协议的应用
电站电厂辅助控制SCADA系统实时数据库使用OPC（OLEforProcessControl）协议，iFIX软件系统中集成OPC驱动，利用PCAccess录入电厂辅助控制网络中所有采集到的模拟、数字信号和PLC发布指令所用到的寄存器信息，然后iFIX调用PCAccess中的数据实现与PLC通讯，不管现场设备类型如何，OPC协议下的客户端都以统一的方式去访问，以最快的速度获取现场设备装置中的数据，提高了生产过程中信息的传输速度。
2）控制点位的选择
根据现场工况，严格认真选择电厂辅助控制点位，以此减少服务器压力，对于一些能不采集的点就不去采集；对于必要的数据采集点，按照对实时性需求的高低程度进行划分，即将各个数据点的采集周期分层次设定，实时性要求高的尽量缩短数据采集周期，反之则尽量延长采集周期。
3）数据处理
原始数据主要由建立的实时数据库来存储和处理，而对数据的加工分析如运行所需的运算算法规则尽量存储到PLC中进行。
2.2数据传输介质选择
现场控制层和过程监控层采用的是Profibus-DP现场总线，它是一种简单、高速（数据传输速率9.6Kb/s~12Mb/s）、经济的底层现场网络，可以满足现场控制器与分散I/O之间的高速实时通信要求。而对于生产管理层和企业经营管理层的工厂局域网和WEB网则改造成千兆光纤、百兆到桌面的高速网络，遵守“高速、稳定、安全、可靠”的原则进行了建设和完善，具体施工时应注意：SCADA1Server和SCADA2Server建设在现场采集对象旁边，尽可能缩短采集工作站与DCS之间的数据传输线路距离；核心交换机和SCADA站点必须用光纤直接连接，不通过光纤收发器进行光电转换，减少传输环节，提高传输效率。
2.3应用层的网络架构
整个SCADA系统采用了C/S和B/S两种架构，要根据工厂情况合理分配好两种网络架构，如操作员总控制站和工程师站要采用C/S架构的客户端，而作为像工厂的决策者只需要通过WEB浏览器了解工况信息的则采用B/S架构的客户端。
3结语
电站电厂辅助控制SCADA系统革新了自动化系统的设计风格，通过清晰明朗的界面合理操作，严格控制了企业实施这一系统的运营成本和资源投入。WEB网络的应用，使组态软件实现了范围内的实时在线监控，成为了企业决策者和生产过程的纽带，扩展了系统功能，优化了系统结构。不仅如此，在国内电站电厂辅助控制系统相对落后的背景下，电站电厂辅助控制SCADA系统的建设为改造传统电厂辅助控制系统提供了新方案，从成本效益来看，若将该系统实施在传统生产系统的改造计划中，系统正常运转所带来的经济效益明显弥补了改造及维护期间投入成本，可以预见该系统应用前景乐观，适于推广。
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