浅谈火力发电厂辅控系统上位机改造

摘要：火力发电厂辅控系统包括化学水处理系统、制氢系统、循环水处理系统、灰库系统、废水处理系统等子系统。文章分析了南阳鸭河口电厂辅控系统面临的主要问题，以及解决这些问题所实施的技术升级方案，并通过升级改造保证了设备的安全可靠运行，使系统处于良好稳定的运行状态。

关键词：火力发电厂；辅控系统；上位机；升级改造；电力机组 文献标识码：A

中图分类号：TM62 文章编号：1009-2374（2016）08-0034-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.08.018

火力发电厂辅控系统包括化学水处理系统、制氢系统、循环水处理系统、灰库系统、废水处理系统等子系统。各个控制子系统均采用PLC+上位机的控制模式，系统之间相互独立运行。由于电厂新机组的陆续建设，对集中控制和设备安全稳定运行以及故障及时修复等一系列要求进一步提高，这对辅控系统的安全、稳定运行，良好的兼容性和可维护性等提出了更高的要求。

1 现状调查

南阳鸭河口发电有限责任公司四台机组辅控系统，包含化学水处理系统、制氢系统、二期凝结水精处理系统、二期循环水处理系统、废水处理系统、一二期灰库控制系统等子系统。各个控制子系统均采用PLC+上位机的控制模式。其中化学水处理系统、制氢系统、二期凝结水精处理系统、二期循环水处理系统四个系统共同组成小型局域网，在化水控制室实现对该四个系统的集中监控。各系统PLC类型及上位机配置情况为：

第一，二期化学水处理、循环水处理系统、凝结水精处理系统三个系统于2007年投产，采用的是西门子S7系列PLC，研华610H工控机和IFIX3.5上位机软件。

第二，一期制氢系统于2004年投产，采用的是GE Versamax系列PLC、联想启天M4300工控机和INTOUCH9.1上位机软件。

第三，二期制氢系统于2007年投产，采用的是MODICON昆腾系列PLC、研华610H工控机和INTOUCH9.1上位机软件。

第四，二期废水处理系统和一期灰库系统分别于2007年和2009年投产，采用的是西门子S5系列PLC、研华610H工控机和WINCC上位机软件。

辅控系统上位机经过七八年连续运行，现系统很多设备已经老化，故障率高、性能降低，影响机组的安全稳定运行。问题主要表现在以下三个方面：

第一，系统故障率上升。辅控系统PLC上位工控机大部分2007年投入使用，已使用8年，故障率较高。很多系统只有一台上位机，一旦该计算机发生故障，整个系统就不能运行。若系统正在运行，运行人员将失去对设备运行状况的监控，设备处于非常危险的运行工况。很多故障处理起来非常困难，需要时间较长，为机组的安全稳定运行埋下了隐患。

第二，设备更新换代、系统兼容性差。微软公司2015年7月对Windows 2000、Windows XP系统停止支持，意味着新出的计算机设备将不配备这两款操作系统。目前南阳鸭河口发电有限责任公司使用的上位机应用软件IFIX3.5和INTOUCH9.1版本只能在Windows 2000系统下运行，若以后购买工控机设备进行坏件更换，可能导致上位机软件不能在计算机上运行。由于计算机技术硬件升级换代较快，Windows 2000系统兼容性较差，且大部分硬件无Windows 2000系统驱动软件，上位机系统发生故障无法进行重新安装系统。原使用的软件大部分是没有授权的破解软件，不能二次安装，给日常维护带来很大不便。

第三，软件版本不统一，维护不方便，维护人员技术力量薄弱。询问调查部分兄弟电厂，热工维护人员对DCS的熟悉程度远远大于PLC系统，主要是DCS系统的开放性较强，操作站也有多台，培训和厂家技术支持都很到位，使用和维护很方便，不存在一台计算机故障影响机组运行安全的现象发生。而PLC系统相对封闭，各系统在基建完成后基本没有后续技术支持和服务，热工维护人员得不到系统培训，只能靠自己摸索，技术数量薄弱。一旦当独生子式的系统出现故障，往往不能及时消除故障，影响了系统安全运行，带来很不利的影响。

2 技术分析

鉴于以上问题，对辅控系统上位机进行升级改造是必要的。为最大限度地节约改造成本、缩短改造工期、控制改造费用，同时显著提升辅网改造后的整体效益，对上位机硬件和软件进行升级，原工艺系统控制组态和人机界面进行转换移植，控制画面、控制逻辑完全符合原有习惯，针对原系统画面设计、不合理部分，在原设计的基础上进行重新优化设计。同时2016年废水处理系统将进行扩容改造，控制系统一并进行改造，本次不列入升级。上位计算机操作系统统一使用WINDOWS 7系统，应用软件统一使用一种版本，并将低版本升级至当前主流版本，满足硬件升级和操作系统升级的需要。当前PLC系统经常使用的上位应用软件特点如下：

2.1 IFix

系统稳定性良好；支持多服务器-多客户端结构；系统扩展性方面支持微软的VBA，做一些二次开发较容易；采用硬件狗加密；支持多种通讯协议；数据点管理方面为支持数据类型多，有独立的数据点管理平台；图形功能强；支持远程发布；市场占有率稍低，近年呈下降趋势率；支持AB、西门子、GE、施耐德、OMRON等PLC系统。

综上所述，其优点为：是主流专业的通用监控软件产品，对各个厂家的PLC支持都很好，I/O驱动能力强。缺点为：需要看懂VB脚本，操作繁琐。总的来说，适合对程序内核比较了解，爱用控件和用VB写脚本的技术人员。

2.2 InTouch

系统稳定性良好；支持分布式服务器-客户端结构，架构最先进；系统扩展性方面集成.Net框架，扩展性强；采用硬件狗加密；支持通讯协议较少；有独立的后台数据对象管理；图形功能强；支持远程发布；市场占有率较高，近年呈上升趋势；支持AB、西门子、施耐德、OMRON、ABB等PLC系统。综上所述，其优点为：是主流专业的通用监控软件产品，它对各个厂家的PLC支持都很好，I/O驱动能力强；使用方便、上手容易，国产组态王的风格有所借鉴。缺点为：对于类似读取西门子PLC数据，需要专门的西门子软件支持。

2.3 WinCC

由于项目比较庞大，有时会出现不易查明的故障，系统稳定性一般；支持多服务器/多客户端结构；系统扩展性方面软件自己封装的函数，不宜做较多的拓展开发；可使用软授权；支持通讯协议较少；数据点管理通常为4～6M；图形功能一般；支持远程发布；市场占有率方面，由于西门子控制系统较多，所以监控软件用的较多；支持西门子、施耐德等PLC系统。

综上所述，其优点是对西门子自己的PLC支持很好，通讯稳定并容易配置。缺点是体积大，很多功能软件包集成在一起，出现问题不易查找定位；稳定性不好，对系统安装环境和步骤要求苛刻，对操作系统的版本都有特殊的要求；升级频繁，导致升级费用高；系统有病毒就瘫痪，抗病毒能力差。适用于对程序内核比较了解，爱用控件和用类C++语言写脚本的技术人员。通过对当前PLC系统经常使用的上位应用软件进行了了解和对比分析，同时结合公司使用IFIX软件系统多的实际情况，准备使用IFIX5.0以上版本进行软件统一，这样只需要对制氢站系统软件进行更换，其他系统可以直接升级使用。

3 改造方案

3.1 计算机配置

3.1.1 2套制氢站控制系统整合，利用一台上位机可以同时监控2套制氢系统，共配置2台计算机，互为备用。需要用IFIX从新编程组态上位机界面，进行综合调试。

3.1.2 循环水处理系统配置2台计算机，互为备用。完善历史曲线及报表系统；针对原系统画面设计、不合理部分，在原设计的基础上进行重新优化设计。

3.1.3 化学水处理系统保持3台计算机配置不变。完善历史曲线及报表系统；针对原系统画面设计、不合理部分，在原设计的基础上进行重新优化设计。

3.1.4 一期灰库系统保持2台计算机配置不变。需要用IFIX从新编程组态上位机界面，进行综合调试。

3.1.5 凝结水精处理系统配置2台计算机，互为备用。完善历史曲线及报表系统；针对原系统画面设计、不合理部分，在原设计的基础上进行重新优化设计。

3.2 网络配置

3.2.1 化学水处理控制系统的赫斯曼主交换机保留。用于本系统和水网网络的信号交换使用。

3.2.2 制氢站系统、循环水处理系统、凝结水精处理系统各配置1台交换机。

3.3 软硬件配置

3.3.1 应用软件IFIX 5.0以上版本无限点开发版5套，无限点运行版6套；组态软件USB硬件加密锁。

3.3.2 操作系统软件为WINDOWS 7旗舰版SP1以上版本。

3.3.3 工控机：CPU双核3.0Hz、4G内存、500G硬盘、ATX 250W电源、带DVD-ROM光驱、4个以太网口、22寸三星显示器、6个USB（前2后4）。

3.4 实施措施

3.4.1 确定施工方案并组织设备到货。

3.4.2 与运行部协商，在不影响各个系统正常运行的情况下，分步完成设备升级改造。

3.4.3 在各个系统升级完成并调试正常后，进行系统设备试运行，做好分部验收。

3.4.4 完成水网网络的配置和调试，保证设备可靠运行，设备施工工艺满足国家相关行业规范要求。

3.4.5 改造完成的验收和效果评估。

4 结语

通过升级改造，保证设备安全可靠，使系统处于良好运行状态，减少热工维护工作量。经过软件版本升级和统一，计算机操作系统使用WINDOWS 7，可以保证在将来很长一段时间内辅控系统处于一种最新状态。结合项目实施和培训，可以锻炼一批维护骨干，对系统维护、故障消除、将来的软件更新和安装等工作都具有重大的意义。

参考文献

[1]南阳天益发电有限责任公司.集控运行规程[S].

[2]中国电力出版社.电业安全工作规程（热力和机械部分）[M].中国电力出版社，2013.

[3]李鳞章，霍耀光.热工自动化600MW火力发电机组培训教材[M].北京：中国电力出版社，2006.

作者简介：温建春（1978-），男，河南南阳人，供职于南阳鸭河口发电有限责任公司，研究方向：热能动力工程热工过程控制及其仪表。

（责任编辑：蒋建华）