輔助車間控制網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與監(jiān)控方式的優(yōu)化研究
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輔助車間控制網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與監(jiān)控方式的優(yōu)化研究
輔助車間控制網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與監(jiān)控方式的優(yōu)化研究
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2015年 第2卷 增刊1 南方能源建設 勘測設計
2015 Vo1．2 Supp．1 SOUTHERN ENERGY (：ONSTRUCTIoN Survey&Design
DOI：10．16516／j．gedi．issn2095—8676．2015．s1．032
輔助車 間控 制 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與監(jiān)控方式 的優(yōu)化 研究
羅穎堅
(中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司，廣州510663)
摘要：隨著電力系統(tǒng)改革的進一步深入，保證設備優(yōu)質(zhì)高效的運行，提高勞動生產(chǎn)率，提高經(jīng)濟效益成了電廠發(fā)展的
目標。輔助車間熱工自動化是全廠熱工控制的重要組成部分，其自動化水平直接影響全廠運行的經(jīng)濟效益。本文是在
目前輔助車間所采用的集中監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上，對其控制系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與監(jiān)控方式進行深入一步的優(yōu)化研究，為電廠
輔助車間控制系統(tǒng)提供一種符合國情、安全可靠的監(jiān)控方式。
關(guān)鍵詞：輔助車間；控制網(wǎng)絡；優(yōu)化
中圖分類號：TM621 文獻標志碼：A 文章編號：2095．8676(2015)S1-0143—04
Optimization Study on Control Net Structure and Control M ode of BOP
LUO Yingjian
(China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Co．，Ltd．，Guangzhou 510663，China)
Abstract：With the deepening of electric system reform，keeping equipment operating efficiently，enhancing labor productivity，in—
creasing economic benefits have tumed to be target of power plant deve][opment．The automation level of the Balance of Plant(BOP)
has a direct influence on plant’S economic benefits，as BOP’S process automation plays a crucial role in the whole plant．Basing on
current BOP centralized control system，whose net structure and contro1 mode has been elaborated studied and optimized，a reliable
control mode with national conditions is proposed in this paper．
Key words：balance of plant(BOP)；control net；optimization
為了提高電廠的生產(chǎn)效率 ，降低發(fā)電生產(chǎn)成 性和可靠性，也影響到電廠運行的經(jīng)濟效益。
本，目前國內(nèi)發(fā)電廠都著眼于提高設備的自動化水 1．1 輔助車間的范圍
平，以減員增效。隨著熱工 自動化技術(shù)的發(fā)展，主 火力發(fā)電廠輔助車間各個工藝系統(tǒng)按其物理屬性，
廠房內(nèi)大部分設備早已采用分散控制系統(tǒng)(DCS)進 通常劃歸為水處理、灰渣、脫硫和輸煤四大部分。
行集中監(jiān)控_1 J，控制 自動化程度高，生產(chǎn)人員已 1)水處理部分：包括鍋爐補給水處理系統(tǒng)、凝
大幅減少，但輔助車間(balance of plant，BOP)生 結(jié)水精處理系統(tǒng)、凈水處理系統(tǒng)、工業(yè)廢水處理系
產(chǎn)人員多、勞動效率低的問題比較突出，成為發(fā)電 統(tǒng)、生活污水處理系統(tǒng)、含油污水處理系統(tǒng)、脫硫
廠提高自動化水平、減員增效的重點對象。 廢水處理系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水處理(加藥)系統(tǒng)、制氫
系統(tǒng)等。
1 輔助車間控制方式發(fā)展過程
2)灰渣部分：包括除灰系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)、電除
火力發(fā)電廠輔助車間控制系統(tǒng)是發(fā)電廠熱工 自 塵系統(tǒng)等。
動化的一個重要組成部分，輔助車間的熱工自動化 3)脫硫部分：包括煙氣吸收系統(tǒng)、石灰石制漿
系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、脫硫廢水處理系統(tǒng)等。
水平 ，直接關(guān)系到電廠輔助車間(系統(tǒng))運行的安全
4)輸煤部分：包括燃油儲存系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)
(包括碼頭、儲煤場、碎煤機、煤倉間、皮帶轉(zhuǎn)運
收稿日期：2015-I1-05 設備及煤泥水處理設備)等。
作者簡介：羅穎堅(1964)，男，廣東東莞人，高級工程師，碩士，
1．2 輔助車間工藝的特點
主要從事電廠熱工自動化設計研究的工作(e—mail)luoyingjian@ge—
火力發(fā)電廠輔助車間工藝系統(tǒng)有下面一些特
di．com．cno南方能源建設 第2卷
于就地的控制系統(tǒng)連接在一起，BOP網(wǎng)的顯示操作
點：
1)重要性：通俗地說輔助車間就是電廠的“能 終端設在機組控制室內(nèi)，通過該終端，運行值班員
量供給”(水、煤、油)系統(tǒng)和“排廢”(灰、渣、塵) 可以對輔助車間的各個工藝系統(tǒng)進行監(jiān)視和控制操
系統(tǒng)，要求電廠正常運行必須保證其“供”“排”系 作，實現(xiàn)集中控制的目的。
統(tǒng)正常運行，一旦出現(xiàn)問題必須盡快進行處理，否 2．1 控制網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀
則將影響全廠的安全經(jīng)濟運行。 絕大多數(shù)的大型火力發(fā)電廠是根據(jù)《大中型火
2)分散性：輔助車間各系統(tǒng)的地理位置十分分 力發(fā)電廠設計規(guī)范》(GB 50660--2011)的要求進行
散，遍布全廠各角落。 設計。
3)非連續(xù)性：各系統(tǒng)大都屬于間歇式運行，每 2．1．1 子網(wǎng)
個運行周期均可按某特定規(guī)律設計為順序 自動控 設計中，將同類型、同性質(zhì)的輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的
制。 控制設備連成一個計算機網(wǎng)絡，通稱為子網(wǎng) 一子
4)控制方式簡單：輔助車間各系統(tǒng)的過程控制 網(wǎng)，一般分為水網(wǎng)、煤網(wǎng)、灰網(wǎng)、脫硫網(wǎng)，在就地
基本上為開關(guān)量控制。 相應設置水、煤、灰、脫硫集中控制室，各個控制
5)獨立性：輔助車間各個工藝系統(tǒng)都不一樣， 室都設有固定的運行值班人員，他們通過子網(wǎng)的顯
控制要求和控制規(guī)律都各不相同，各個系統(tǒng)之間也 示操作終端集中監(jiān)視和控制各工藝系統(tǒng)的運行。
沒有什么聯(lián)系。 通常各子網(wǎng)所包括的輔助車間如下劃分：
1．3 輔助車間控制方式發(fā)展過程 1)水網(wǎng)連接的輔助車間有：鍋爐補給水處理系
1．3．1 就地控制方式 統(tǒng)、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)、凈水處理系統(tǒng)、工業(yè)廢水
直到上世紀 70年代至 80年代，輔助車間仍以 處理系統(tǒng)、生活污水處理系統(tǒng)、含油污水處理系
就地控制方式為主，每個工藝車間設有就地控制 統(tǒng)、循環(huán)冷卻水處理(加藥)系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)等，其
室，并相應配備固定的運行值班人員，控制系統(tǒng)由 操作員站布置在水集中控制室。
常規(guī)儀表、操作開關(guān)和繼電器組成。 2)灰網(wǎng)連接的輔助車間有：除灰系統(tǒng) 、除渣系
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，以及對電廠自動化 統(tǒng)、電除塵系統(tǒng)等，其操作員站布置在灰集中控制
控制水平的要求越來越高，在上世紀 90年代初， 室。
輔助車間控制系統(tǒng)開始采用可編程控制器(PLC)和 3)煤網(wǎng)連接的輔助車間有：燃油儲存系統(tǒng)、輸
數(shù)字儀表或顯示操作員站來代替常規(guī)儀表、操作開 煤系統(tǒng)等，操作員站布置在輸煤集中控制室。
關(guān)和繼電器，但因為運行值班員仍在就地監(jiān)視和操 4)脫硫網(wǎng)連接的輔助車間有：煙氣吸收系統(tǒng)、
作，我們?nèi)苑Q為就地控制方式。 石灰石制漿系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、脫硫廢水處理系
1．3．2 集中控制方式 統(tǒng)等，操作員站布置在脫硫集中控制室。
近年來 ，隨著國內(nèi)大型(單機容量 600 Mw ～ 2．1．2 總網(wǎng)
1 000 MW)火電廠的出現(xiàn)，電廠自動化水平已經(jīng)提 在水、煤、灰、脫硫集中控制網(wǎng)基礎上，通過
高到了一個相當?shù)母叨?，對輔助車間的控制和管理 數(shù)據(jù)通訊方式又連成輔助車間控制網(wǎng)(BOP網(wǎng))一
水平 自然提出了更高的要求 ，輔助車間集中控制是 總網(wǎng)，總網(wǎng)的操作員站布置在機組集中控制室，多
將電廠全部或部分輔助生產(chǎn)系統(tǒng)集中在同一控制室 用作運行監(jiān)視，便于機組運行人員了解輔助車間的
監(jiān)視和操作，能夠減少監(jiān)控點，減少值班人員，降 運行情況，遠期可發(fā)展在機組集控室控制的功能。
低運行成本，因而成為當今輔助車間監(jiān)控的主要方 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖詳見圖 1。
式 。 2．2 存在問題
2．2．1 在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)方面
2 輔助車間集中控制的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
它是一個三級網(wǎng)絡，網(wǎng)絡層次多，結(jié)構(gòu)復雜，
在國內(nèi)大型火力發(fā)電廠中，為了實現(xiàn)輔助車間 網(wǎng)絡設備多，由此故障率較高。
集中控制，均設有全廠輔助車間控制網(wǎng)(BoP網(wǎng))， 2．2．2 在投資方面
該網(wǎng)通過數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡將輔助車間各 自獨立的、位 由于這種多層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)型式及相應設 置水、增刊1 羅穎堅：輔助車問控制網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與監(jiān)控方式的優(yōu)化研究
星形以太網(wǎng)中，采用兩臺功能足夠強大互為冗
機組集控室
余的服務器作為中心節(jié)點，用來存儲和處理網(wǎng)絡上
的信息，通過雙纜和冗余的主交換機，與各個輔助
車間就地監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊，讀取所連接控制
系統(tǒng)(其它節(jié)點)的 I／O信息，通過服務器生成包括
所連接系統(tǒng)的全部監(jiān)控畫面，并把所有實時數(shù)據(jù)存
放在服務器的數(shù)據(jù)庫中。顯示操作終端以 C／S結(jié)構(gòu)
方式訪問控制網(wǎng)絡的服務器，并對所連接的輔助車
間控制系統(tǒng)進行監(jiān)視及控制?？刂浦噶罱?jīng)交換機傳
至各輔助車間監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對所有設備的遙控。
輔助車間控制網(wǎng)(BOP網(wǎng))的操作員站布置在機組
2015 Vo1．2 Supp．1 SOUTHERN ENERGY (：ONSTRUCTIoN Survey&Design
DOI：10．16516／j．gedi．issn2095—8676．2015．s1．032
輔助車 間控 制 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與監(jiān)控方式 的優(yōu)化 研究
羅穎堅
(中國能源建設集團廣東省電力設計研究院有限公司，廣州510663)
摘要：隨著電力系統(tǒng)改革的進一步深入，保證設備優(yōu)質(zhì)高效的運行，提高勞動生產(chǎn)率，提高經(jīng)濟效益成了電廠發(fā)展的
目標。輔助車間熱工自動化是全廠熱工控制的重要組成部分，其自動化水平直接影響全廠運行的經(jīng)濟效益。本文是在
目前輔助車間所采用的集中監(jiān)控系統(tǒng)的基礎上，對其控制系統(tǒng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與監(jiān)控方式進行深入一步的優(yōu)化研究，為電廠
輔助車間控制系統(tǒng)提供一種符合國情、安全可靠的監(jiān)控方式。
關(guān)鍵詞：輔助車間；控制網(wǎng)絡；優(yōu)化
中圖分類號：TM621 文獻標志碼：A 文章編號：2095．8676(2015)S1-0143—04
Optimization Study on Control Net Structure and Control M ode of BOP
LUO Yingjian
(China Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Co．，Ltd．，Guangzhou 510663，China)
Abstract：With the deepening of electric system reform，keeping equipment operating efficiently，enhancing labor productivity，in—
creasing economic benefits have tumed to be target of power plant deve][opment．The automation level of the Balance of Plant(BOP)
has a direct influence on plant’S economic benefits，as BOP’S process automation plays a crucial role in the whole plant．Basing on
current BOP centralized control system，whose net structure and contro1 mode has been elaborated studied and optimized，a reliable
control mode with national conditions is proposed in this paper．
Key words：balance of plant(BOP)；control net；optimization
為了提高電廠的生產(chǎn)效率 ，降低發(fā)電生產(chǎn)成 性和可靠性，也影響到電廠運行的經(jīng)濟效益。
本，目前國內(nèi)發(fā)電廠都著眼于提高設備的自動化水 1．1 輔助車間的范圍
平，以減員增效。隨著熱工 自動化技術(shù)的發(fā)展，主 火力發(fā)電廠輔助車間各個工藝系統(tǒng)按其物理屬性，
廠房內(nèi)大部分設備早已采用分散控制系統(tǒng)(DCS)進 通常劃歸為水處理、灰渣、脫硫和輸煤四大部分。
行集中監(jiān)控_1 J，控制 自動化程度高，生產(chǎn)人員已 1)水處理部分：包括鍋爐補給水處理系統(tǒng)、凝
大幅減少，但輔助車間(balance of plant，BOP)生 結(jié)水精處理系統(tǒng)、凈水處理系統(tǒng)、工業(yè)廢水處理系
產(chǎn)人員多、勞動效率低的問題比較突出，成為發(fā)電 統(tǒng)、生活污水處理系統(tǒng)、含油污水處理系統(tǒng)、脫硫
廠提高自動化水平、減員增效的重點對象。 廢水處理系統(tǒng)、循環(huán)冷卻水處理(加藥)系統(tǒng)、制氫
系統(tǒng)等。
1 輔助車間控制方式發(fā)展過程
2)灰渣部分：包括除灰系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)、電除
火力發(fā)電廠輔助車間控制系統(tǒng)是發(fā)電廠熱工 自 塵系統(tǒng)等。
動化的一個重要組成部分，輔助車間的熱工自動化 3)脫硫部分：包括煙氣吸收系統(tǒng)、石灰石制漿
系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、脫硫廢水處理系統(tǒng)等。
水平 ，直接關(guān)系到電廠輔助車間(系統(tǒng))運行的安全
4)輸煤部分：包括燃油儲存系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)
(包括碼頭、儲煤場、碎煤機、煤倉間、皮帶轉(zhuǎn)運
收稿日期：2015-I1-05 設備及煤泥水處理設備)等。
作者簡介：羅穎堅(1964)，男，廣東東莞人，高級工程師，碩士，
1．2 輔助車間工藝的特點
主要從事電廠熱工自動化設計研究的工作(e—mail)luoyingjian@ge—
火力發(fā)電廠輔助車間工藝系統(tǒng)有下面一些特
di．com．cno南方能源建設 第2卷
于就地的控制系統(tǒng)連接在一起，BOP網(wǎng)的顯示操作
點：
1)重要性：通俗地說輔助車間就是電廠的“能 終端設在機組控制室內(nèi)，通過該終端，運行值班員
量供給”(水、煤、油)系統(tǒng)和“排廢”(灰、渣、塵) 可以對輔助車間的各個工藝系統(tǒng)進行監(jiān)視和控制操
系統(tǒng)，要求電廠正常運行必須保證其“供”“排”系 作，實現(xiàn)集中控制的目的。
統(tǒng)正常運行，一旦出現(xiàn)問題必須盡快進行處理，否 2．1 控制網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀
則將影響全廠的安全經(jīng)濟運行。 絕大多數(shù)的大型火力發(fā)電廠是根據(jù)《大中型火
2)分散性：輔助車間各系統(tǒng)的地理位置十分分 力發(fā)電廠設計規(guī)范》(GB 50660--2011)的要求進行
散，遍布全廠各角落。 設計。
3)非連續(xù)性：各系統(tǒng)大都屬于間歇式運行，每 2．1．1 子網(wǎng)
個運行周期均可按某特定規(guī)律設計為順序 自動控 設計中，將同類型、同性質(zhì)的輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的
制。 控制設備連成一個計算機網(wǎng)絡，通稱為子網(wǎng) 一子
4)控制方式簡單：輔助車間各系統(tǒng)的過程控制 網(wǎng)，一般分為水網(wǎng)、煤網(wǎng)、灰網(wǎng)、脫硫網(wǎng)，在就地
基本上為開關(guān)量控制。 相應設置水、煤、灰、脫硫集中控制室，各個控制
5)獨立性：輔助車間各個工藝系統(tǒng)都不一樣， 室都設有固定的運行值班人員，他們通過子網(wǎng)的顯
控制要求和控制規(guī)律都各不相同，各個系統(tǒng)之間也 示操作終端集中監(jiān)視和控制各工藝系統(tǒng)的運行。
沒有什么聯(lián)系。 通常各子網(wǎng)所包括的輔助車間如下劃分：
1．3 輔助車間控制方式發(fā)展過程 1)水網(wǎng)連接的輔助車間有：鍋爐補給水處理系
1．3．1 就地控制方式 統(tǒng)、凝結(jié)水精處理系統(tǒng)、凈水處理系統(tǒng)、工業(yè)廢水
直到上世紀 70年代至 80年代，輔助車間仍以 處理系統(tǒng)、生活污水處理系統(tǒng)、含油污水處理系
就地控制方式為主，每個工藝車間設有就地控制 統(tǒng)、循環(huán)冷卻水處理(加藥)系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)等，其
室，并相應配備固定的運行值班人員，控制系統(tǒng)由 操作員站布置在水集中控制室。
常規(guī)儀表、操作開關(guān)和繼電器組成。 2)灰網(wǎng)連接的輔助車間有：除灰系統(tǒng) 、除渣系
隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，以及對電廠自動化 統(tǒng)、電除塵系統(tǒng)等，其操作員站布置在灰集中控制
控制水平的要求越來越高，在上世紀 90年代初， 室。
輔助車間控制系統(tǒng)開始采用可編程控制器(PLC)和 3)煤網(wǎng)連接的輔助車間有：燃油儲存系統(tǒng)、輸
數(shù)字儀表或顯示操作員站來代替常規(guī)儀表、操作開 煤系統(tǒng)等，操作員站布置在輸煤集中控制室。
關(guān)和繼電器，但因為運行值班員仍在就地監(jiān)視和操 4)脫硫網(wǎng)連接的輔助車間有：煙氣吸收系統(tǒng)、
作，我們?nèi)苑Q為就地控制方式。 石灰石制漿系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、脫硫廢水處理系
1．3．2 集中控制方式 統(tǒng)等，操作員站布置在脫硫集中控制室。
近年來 ，隨著國內(nèi)大型(單機容量 600 Mw ～ 2．1．2 總網(wǎng)
1 000 MW)火電廠的出現(xiàn)，電廠自動化水平已經(jīng)提 在水、煤、灰、脫硫集中控制網(wǎng)基礎上，通過
高到了一個相當?shù)母叨?，對輔助車間的控制和管理 數(shù)據(jù)通訊方式又連成輔助車間控制網(wǎng)(BOP網(wǎng))一
水平 自然提出了更高的要求 ，輔助車間集中控制是 總網(wǎng)，總網(wǎng)的操作員站布置在機組集中控制室，多
將電廠全部或部分輔助生產(chǎn)系統(tǒng)集中在同一控制室 用作運行監(jiān)視，便于機組運行人員了解輔助車間的
監(jiān)視和操作，能夠減少監(jiān)控點，減少值班人員，降 運行情況，遠期可發(fā)展在機組集控室控制的功能。
低運行成本，因而成為當今輔助車間監(jiān)控的主要方 網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)示意圖詳見圖 1。
式 。 2．2 存在問題
2．2．1 在網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)方面
2 輔助車間集中控制的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)
它是一個三級網(wǎng)絡，網(wǎng)絡層次多，結(jié)構(gòu)復雜，
在國內(nèi)大型火力發(fā)電廠中，為了實現(xiàn)輔助車間 網(wǎng)絡設備多，由此故障率較高。
集中控制，均設有全廠輔助車間控制網(wǎng)(BoP網(wǎng))， 2．2．2 在投資方面
該網(wǎng)通過數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡將輔助車間各 自獨立的、位 由于這種多層網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)型式及相應設 置水、增刊1 羅穎堅：輔助車問控制網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與監(jiān)控方式的優(yōu)化研究
星形以太網(wǎng)中，采用兩臺功能足夠強大互為冗
機組集控室
余的服務器作為中心節(jié)點，用來存儲和處理網(wǎng)絡上
的信息，通過雙纜和冗余的主交換機，與各個輔助
車間就地監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊，讀取所連接控制
系統(tǒng)(其它節(jié)點)的 I／O信息，通過服務器生成包括
所連接系統(tǒng)的全部監(jiān)控畫面，并把所有實時數(shù)據(jù)存
放在服務器的數(shù)據(jù)庫中。顯示操作終端以 C／S結(jié)構(gòu)
方式訪問控制網(wǎng)絡的服務器，并對所連接的輔助車
間控制系統(tǒng)進行監(jiān)視及控制?？刂浦噶罱?jīng)交換機傳
至各輔助車間監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)對所有設備的遙控。
輔助車間控制網(wǎng)(BOP網(wǎng))的操作員站布置在機組
