辅助车间控制网络结构与监控方式的优化研究
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辅助车间控制网络结构与监控方式的优化研究
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2015年 第2卷 增刊1 南方能源建设 勘测设计
2015 Vo1．2 Supp．1 SOUTHERN ENERGY (：ONSTRUCTIoN Survey&Design
DOI：10．16516／j．gedi．issn2095—8676．2015．s1．032
辅助车 间控 制 网络结构与监控方式 的优化 研究
罗颖坚
(中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广州510663)
摘要：随着电力系统改革的进一步深入，保证设备优质高效的运行，提高劳动生产率，提高经济效益成了电厂发展的
目标。辅助车间热工自动化是全厂热工控制的重要组成部分，其自动化水平直接影响全厂运行的经济效益。本文是在
目前辅助车间所采用的集中监控系统的基础上，对其控制系统网络结构与监控方式进行深入一步的优化研究，为电厂
辅助车间控制系统提供一种符合国情、安全可靠的监控方式。
关键词：辅助车间；控制网络；优化
中图分类号：TM621 文献标志码：A 文章编号：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
为了提高电厂的生产效率 ，降低发电生产成 性和可靠性，也影响到电厂运行的经济效益。
本，目前国内发电厂都着眼于提高设备的自动化水 1．1 辅助车间的范围
平，以减员增效。随着热工 自动化技术的发展，主 火力发电厂辅助车间各个工艺系统按其物理属性，
厂房内大部分设备早已采用分散控制系统(DCS)进 通常划归为水处理、灰渣、脱硫和输煤四大部分。
行集中监控_1 J，控制 自动化程度高，生产人员已 1)水处理部分：包括锅炉补给水处理系统、凝
大幅减少，但辅助车间(balance of plant，BOP)生 结水精处理系统、净水处理系统、工业废水处理系
产人员多、劳动效率低的问题比较突出，成为发电 统、生活污水处理系统、含油污水处理系统、脱硫
厂提高自动化水平、减员增效的重点对象。 废水处理系统、循环冷却水处理(加药)系统、制氢
系统等。
1 辅助车间控制方式发展过程
2)灰渣部分：包括除灰系统、除渣系统、电除
火力发电厂辅助车间控制系统是发电厂热工 自 尘系统等。
动化的一个重要组成部分，辅助车间的热工自动化 3)脱硫部分：包括烟气吸收系统、石灰石制浆
系统、石膏脱水系统、脱硫废水处理系统等。
水平 ，直接关系到电厂辅助车间(系统)运行的安全
4)输煤部分：包括燃油储存系统、输煤系统
(包括码头、储煤场、碎煤机、煤仓间、皮带转运
收稿日期：2015-I1-05 设备及煤泥水处理设备)等。
作者简介：罗颖坚(1964)，男，广东东莞人，高级工程师，硕士，
1．2 辅助车间工艺的特点
主要从事电厂热工自动化设计研究的工作(e—mail)luoyingjian@ge—
火力发电厂辅助车间工艺系统有下面一些特
di．com．cno南方能源建设 第2卷
于就地的控制系统连接在一起，BOP网的显示操作
点：
1)重要性：通俗地说辅助车间就是电厂的“能 终端设在机组控制室内，通过该终端，运行值班员
量供给”(水、煤、油)系统和“排废”(灰、渣、尘) 可以对辅助车间的各个工艺系统进行监视和控制操
系统，要求电厂正常运行必须保证其“供”“排”系 作，实现集中控制的目的。
统正常运行，一旦出现问题必须尽快进行处理，否 2．1 控制网络结构现状
则将影响全厂的安全经济运行。 绝大多数的大型火力发电厂是根据《大中型火
2)分散性：辅助车间各系统的地理位置十分分 力发电厂设计规范》(GB 50660--2011)的要求进行
散，遍布全厂各角落。 设计。
3)非连续性：各系统大都属于间歇式运行，每 2．1．1 子网
个运行周期均可按某特定规律设计为顺序 自动控 设计中，将同类型、同性质的辅助生产系统的
制。 控制设备连成一个计算机网络，通称为子网 一子
4)控制方式简单：辅助车间各系统的过程控制 网，一般分为水网、煤网、灰网、脱硫网，在就地
基本上为开关量控制。 相应设置水、煤、灰、脱硫集中控制室，各个控制
5)独立性：辅助车间各个工艺系统都不一样， 室都设有固定的运行值班人员，他们通过子网的显
控制要求和控制规律都各不相同，各个系统之间也 示操作终端集中监视和控制各工艺系统的运行。
没有什么联系。 通常各子网所包括的辅助车间如下划分：
1．3 辅助车间控制方式发展过程 1)水网连接的辅助车间有：锅炉补给水处理系
1．3．1 就地控制方式 统、凝结水精处理系统、净水处理系统、工业废水
直到上世纪 70年代至 80年代，辅助车间仍以 处理系统、生活污水处理系统、含油污水处理系
就地控制方式为主，每个工艺车间设有就地控制 统、循环冷却水处理(加药)系统、制氢系统等，其
室，并相应配备固定的运行值班人员，控制系统由 操作员站布置在水集中控制室。
常规仪表、操作开关和继电器组成。 2)灰网连接的辅助车间有：除灰系统 、除渣系
随着电子技术的飞速发展，以及对电厂自动化 统、电除尘系统等，其操作员站布置在灰集中控制
控制水平的要求越来越高，在上世纪 90年代初， 室。
辅助车间控制系统开始采用可编程控制器(PLC)和 3)煤网连接的辅助车间有：燃油储存系统、输
数字仪表或显示操作员站来代替常规仪表、操作开 煤系统等，操作员站布置在输煤集中控制室。
关和继电器，但因为运行值班员仍在就地监视和操 4)脱硫网连接的辅助车间有：烟气吸收系统、
作，我们仍称为就地控制方式。 石灰石制浆系统、石膏脱水系统、脱硫废水处理系
1．3．2 集中控制方式 统等，操作员站布置在脱硫集中控制室。
近年来 ，随着国内大型(单机容量 600 Mw ～ 2．1．2 总网
1 000 MW)火电厂的出现，电厂自动化水平已经提 在水、煤、灰、脱硫集中控制网基础上，通过
高到了一个相当的高度，对辅助车间的控制和管理 数据通讯方式又连成辅助车间控制网(BOP网)一
水平 自然提出了更高的要求 ，辅助车间集中控制是 总网，总网的操作员站布置在机组集中控制室，多
将电厂全部或部分辅助生产系统集中在同一控制室 用作运行监视，便于机组运行人员了解辅助车间的
监视和操作，能够减少监控点，减少值班人员，降 运行情况，远期可发展在机组集控室控制的功能。
低运行成本，因而成为当今辅助车间监控的主要方 网络结构示意图详见图 1。
式 。 2．2 存在问题
2．2．1 在网络结构方面
2 辅助车间集中控制的网络结构
它是一个三级网络，网络层次多，结构复杂，
在国内大型火力发电厂中，为了实现辅助车间 网络设备多，由此故障率较高。
集中控制，均设有全厂辅助车间控制网(BoP网)， 2．2．2 在投资方面
该网通过数据通讯网络将辅助车间各 自独立的、位 由于这种多层网络结构型式及相应设 置水、增刊1 罗颖坚：辅助车问控制网络结构与监控方式的优化研究
星形以太网中，采用两台功能足够强大互为冗
机组集控室
余的服务器作为中心节点，用来存储和处理网络上
的信息，通过双缆和冗余的主交换机，与各个辅助
车间就地监控系统进行数据通讯，读取所连接控制
系统(其它节点)的 I／O信息，通过服务器生成包括
所连接系统的全部监控画面，并把所有实时数据存
放在服务器的数据库中。显示操作终端以 C／S结构
方式访问控制网络的服务器，并对所连接的辅助车
间控制系统进行监视及控制。控制指令经交换机传
至各辅助车间监控系统，实现对所有设备的遥控。
辅助车间控制网(BOP网)的操作员站布置在机组
2015 Vo1．2 Supp．1 SOUTHERN ENERGY (：ONSTRUCTIoN Survey&Design
DOI：10．16516／j．gedi．issn2095—8676．2015．s1．032
辅助车 间控 制 网络结构与监控方式 的优化 研究
罗颖坚
(中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司，广州510663)
摘要：随着电力系统改革的进一步深入，保证设备优质高效的运行，提高劳动生产率，提高经济效益成了电厂发展的
目标。辅助车间热工自动化是全厂热工控制的重要组成部分，其自动化水平直接影响全厂运行的经济效益。本文是在
目前辅助车间所采用的集中监控系统的基础上，对其控制系统网络结构与监控方式进行深入一步的优化研究，为电厂
辅助车间控制系统提供一种符合国情、安全可靠的监控方式。
关键词：辅助车间；控制网络；优化
中图分类号：TM621 文献标志码：A 文章编号：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
为了提高电厂的生产效率 ，降低发电生产成 性和可靠性，也影响到电厂运行的经济效益。
本，目前国内发电厂都着眼于提高设备的自动化水 1．1 辅助车间的范围
平，以减员增效。随着热工 自动化技术的发展，主 火力发电厂辅助车间各个工艺系统按其物理属性，
厂房内大部分设备早已采用分散控制系统(DCS)进 通常划归为水处理、灰渣、脱硫和输煤四大部分。
行集中监控_1 J，控制 自动化程度高，生产人员已 1)水处理部分：包括锅炉补给水处理系统、凝
大幅减少，但辅助车间(balance of plant，BOP)生 结水精处理系统、净水处理系统、工业废水处理系
产人员多、劳动效率低的问题比较突出，成为发电 统、生活污水处理系统、含油污水处理系统、脱硫
厂提高自动化水平、减员增效的重点对象。 废水处理系统、循环冷却水处理(加药)系统、制氢
系统等。
1 辅助车间控制方式发展过程
2)灰渣部分：包括除灰系统、除渣系统、电除
火力发电厂辅助车间控制系统是发电厂热工 自 尘系统等。
动化的一个重要组成部分，辅助车间的热工自动化 3)脱硫部分：包括烟气吸收系统、石灰石制浆
系统、石膏脱水系统、脱硫废水处理系统等。
水平 ，直接关系到电厂辅助车间(系统)运行的安全
4)输煤部分：包括燃油储存系统、输煤系统
(包括码头、储煤场、碎煤机、煤仓间、皮带转运
收稿日期：2015-I1-05 设备及煤泥水处理设备)等。
作者简介：罗颖坚(1964)，男，广东东莞人，高级工程师，硕士，
1．2 辅助车间工艺的特点
主要从事电厂热工自动化设计研究的工作(e—mail)luoyingjian@ge—
火力发电厂辅助车间工艺系统有下面一些特
di．com．cno南方能源建设 第2卷
于就地的控制系统连接在一起，BOP网的显示操作
点：
1)重要性：通俗地说辅助车间就是电厂的“能 终端设在机组控制室内，通过该终端，运行值班员
量供给”(水、煤、油)系统和“排废”(灰、渣、尘) 可以对辅助车间的各个工艺系统进行监视和控制操
系统，要求电厂正常运行必须保证其“供”“排”系 作，实现集中控制的目的。
统正常运行，一旦出现问题必须尽快进行处理，否 2．1 控制网络结构现状
则将影响全厂的安全经济运行。 绝大多数的大型火力发电厂是根据《大中型火
2)分散性：辅助车间各系统的地理位置十分分 力发电厂设计规范》(GB 50660--2011)的要求进行
散，遍布全厂各角落。 设计。
3)非连续性：各系统大都属于间歇式运行，每 2．1．1 子网
个运行周期均可按某特定规律设计为顺序 自动控 设计中，将同类型、同性质的辅助生产系统的
制。 控制设备连成一个计算机网络，通称为子网 一子
4)控制方式简单：辅助车间各系统的过程控制 网，一般分为水网、煤网、灰网、脱硫网，在就地
基本上为开关量控制。 相应设置水、煤、灰、脱硫集中控制室，各个控制
5)独立性：辅助车间各个工艺系统都不一样， 室都设有固定的运行值班人员，他们通过子网的显
控制要求和控制规律都各不相同，各个系统之间也 示操作终端集中监视和控制各工艺系统的运行。
没有什么联系。 通常各子网所包括的辅助车间如下划分：
1．3 辅助车间控制方式发展过程 1)水网连接的辅助车间有：锅炉补给水处理系
1．3．1 就地控制方式 统、凝结水精处理系统、净水处理系统、工业废水
直到上世纪 70年代至 80年代，辅助车间仍以 处理系统、生活污水处理系统、含油污水处理系
就地控制方式为主，每个工艺车间设有就地控制 统、循环冷却水处理(加药)系统、制氢系统等，其
室，并相应配备固定的运行值班人员，控制系统由 操作员站布置在水集中控制室。
常规仪表、操作开关和继电器组成。 2)灰网连接的辅助车间有：除灰系统 、除渣系
随着电子技术的飞速发展，以及对电厂自动化 统、电除尘系统等，其操作员站布置在灰集中控制
控制水平的要求越来越高，在上世纪 90年代初， 室。
辅助车间控制系统开始采用可编程控制器(PLC)和 3)煤网连接的辅助车间有：燃油储存系统、输
数字仪表或显示操作员站来代替常规仪表、操作开 煤系统等，操作员站布置在输煤集中控制室。
关和继电器，但因为运行值班员仍在就地监视和操 4)脱硫网连接的辅助车间有：烟气吸收系统、
作，我们仍称为就地控制方式。 石灰石制浆系统、石膏脱水系统、脱硫废水处理系
1．3．2 集中控制方式 统等，操作员站布置在脱硫集中控制室。
近年来 ，随着国内大型(单机容量 600 Mw ～ 2．1．2 总网
1 000 MW)火电厂的出现，电厂自动化水平已经提 在水、煤、灰、脱硫集中控制网基础上，通过
高到了一个相当的高度，对辅助车间的控制和管理 数据通讯方式又连成辅助车间控制网(BOP网)一
水平 自然提出了更高的要求 ，辅助车间集中控制是 总网，总网的操作员站布置在机组集中控制室，多
将电厂全部或部分辅助生产系统集中在同一控制室 用作运行监视，便于机组运行人员了解辅助车间的
监视和操作，能够减少监控点，减少值班人员，降 运行情况，远期可发展在机组集控室控制的功能。
低运行成本，因而成为当今辅助车间监控的主要方 网络结构示意图详见图 1。
式 。 2．2 存在问题
2．2．1 在网络结构方面
2 辅助车间集中控制的网络结构
它是一个三级网络，网络层次多，结构复杂，
在国内大型火力发电厂中，为了实现辅助车间 网络设备多，由此故障率较高。
集中控制，均设有全厂辅助车间控制网(BoP网)， 2．2．2 在投资方面
该网通过数据通讯网络将辅助车间各 自独立的、位 由于这种多层网络结构型式及相应设 置水、增刊1 罗颖坚：辅助车问控制网络结构与监控方式的优化研究
星形以太网中，采用两台功能足够强大互为冗
机组集控室
余的服务器作为中心节点，用来存储和处理网络上
的信息，通过双缆和冗余的主交换机，与各个辅助
车间就地监控系统进行数据通讯，读取所连接控制
系统(其它节点)的 I／O信息，通过服务器生成包括
所连接系统的全部监控画面，并把所有实时数据存
放在服务器的数据库中。显示操作终端以 C／S结构
方式访问控制网络的服务器，并对所连接的辅助车
间控制系统进行监视及控制。控制指令经交换机传
至各辅助车间监控系统，实现对所有设备的遥控。
辅助车间控制网(BOP网)的操作员站布置在机组
