項(xiàng)目背景 　　 石家莊熱電廠東廠區(qū)有四臺(tái)傳統(tǒng)火力發(fā)電機(jī)組（#12-#15機(jī)組）,是 　　 NG-220/110-M2 型高溫高壓煤粉爐和B25-8.82/0.98 型汽輪機(jī),已運(yùn)行十年, 　　 采用傳統(tǒng)熱控技術(shù)，原有的一個(gè)小型數(shù)據(jù)庫(kù)采集系統(tǒng)，總?cè)萘?4點(diǎn)，只能提供 　　 部分重要參數(shù)和簡(jiǎn)單畫(huà)面，且不易修改，已經(jīng)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代電力競(jìng)爭(zhēng)的需要， 　　 急需改造。 　　 當(dāng)前電力改革不斷深化，競(jìng)價(jià)上網(wǎng)成為必然，要求對(duì)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成本和機(jī)組運(yùn)行 　　 狀況有切實(shí)的把握。廠領(lǐng)導(dǎo)審時(shí)度勢(shì)，決定上數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，準(zhǔn)確把握生產(chǎn)過(guò) 　　 程信息。 　　 設(shè)計(jì)原則 　　 1、指導(dǎo)思想 　　 （1）充分發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的作用，盡量不增添更多的設(shè)備，力求性價(jià)比最高。 　　 （2）新系統(tǒng)要保證一定的先進(jìn)性。 　　 （3）新系統(tǒng)要功能完善、穩(wěn)定可靠。 采用軟件: 　　 InTouch 7.1 　　 InSQL Server 7.1 　　 FactoryFocus 7.1 　　 ActiveFactory 　　 SuiteVoyager 3.0 　　 優(yōu)點(diǎn)： 　　 風(fēng)險(xiǎn)分散 　　 穩(wěn)定可靠 　　 良好的擴(kuò)展性 　　 性價(jià)比最高 　　 數(shù)據(jù)共享 　　 　　 　　 2、設(shè)計(jì)原則 　　 基于上述指導(dǎo)思想，確定設(shè)計(jì)原則如下：（1）風(fēng)險(xiǎn)分散：一個(gè)操作員出現(xiàn)問(wèn)題不影響本機(jī)自動(dòng)、保護(hù)裝置的運(yùn)行； 　　 一個(gè)操作員站的一個(gè)采集子網(wǎng)出現(xiàn)故障不影響其他子網(wǎng)的運(yùn)行；一個(gè)網(wǎng)絡(luò) 　　 節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障不使整網(wǎng)癱瘓；設(shè)置與外界的物理隔斷，避免病毒或惡意破壞。 　　 （2）穩(wěn)定可靠：保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定工作，取代部分常規(guī)儀表。（3）良好的擴(kuò)展性：網(wǎng)絡(luò)應(yīng)易于增加節(jié)點(diǎn)，易于連接新型采集裝置，易于與 　　 其他系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。 　　 （4）完備的系統(tǒng)功能 　　 新系統(tǒng)應(yīng)具備如下功能： 　　 A 、能連續(xù)監(jiān)視機(jī)組各種運(yùn)行參數(shù)及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，并對(duì)各參數(shù)進(jìn)行 　　 必要的處理。有CRT屏幕顯示，能夠顯示各種參數(shù)，表格，曲線，棒狀圖，趨勢(shì) 　　 圖和模擬圖等畫(huà)面。 B 、能夠提供定時(shí)打印、召喚打印和報(bào)警打印。 C 、能夠調(diào)用有關(guān)歷史數(shù)據(jù)供事故分析和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行應(yīng)用。 D 、能提供完整的報(bào)警信息，對(duì)任何報(bào)警能給出具有報(bào)警點(diǎn)詳細(xì)說(shuō)明的 CRT 顯示。能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上數(shù)據(jù)共享，能夠與其他熱工參數(shù)采集系統(tǒng)相連接。 系統(tǒng)構(gòu)成 經(jīng)認(rèn)真考察和慎重論證，我們選定了 Wonderware 公司的 FactorySuite 系列套件。 Wonderware 公司是一家美國(guó)公司，它開(kāi)發(fā)出了基于 Microsoft Windows 平臺(tái)、應(yīng)用于工業(yè)及過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域的套裝軟件 FactorySuite ，其構(gòu)成類(lèi)似于 Microsoft Office ，是一個(gè)多功能軟件包，易學(xué) 易用。 系統(tǒng)硬件在充分發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng) PLC 和 SRE 巡測(cè)儀作用的基礎(chǔ)上增加 ADAM 模塊，實(shí)現(xiàn)不同類(lèi)型的數(shù)據(jù)接入。 因此，石家莊熱電廠熱工參數(shù)采集系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱數(shù)采系統(tǒng)）采用了 FactorySuite 的部分組件，它們是： InTouch7.1 、 Factory Focus7.1 、 InSQL7.1 、 SuiteVoyager 2.0 和 ActiveFactory 。這些組件與系統(tǒng)硬件協(xié)調(diào)構(gòu)成了數(shù)采系統(tǒng)。 四臺(tái)機(jī)組連同其輔助系統(tǒng)（燃料輸送、化學(xué)水處理和除氧給水系統(tǒng)）各設(shè)立操作員站，并由設(shè)立在汽機(jī)班長(zhǎng)室的工程師站進(jìn)行統(tǒng)一管理，由此構(gòu)成了本數(shù)采系統(tǒng)以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu)方式，其結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn)所附“網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖”。 圖中各操作員站完成了數(shù)據(jù)的采集和傳輸，工程師站完成對(duì)系統(tǒng)的管理和信息發(fā)布，歷史站完成了數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和對(duì)外數(shù)據(jù)交換，由此實(shí)現(xiàn)了一系列設(shè)計(jì)構(gòu)想，達(dá)到了工程目的。 系統(tǒng)工作原理 按照設(shè)計(jì)原則，系統(tǒng)以設(shè)立在汽機(jī)班長(zhǎng)室的工程師站為中心，通過(guò) HUB 將 #12 — 15 機(jī)爐以及燃料輸送和化學(xué)水處理等十個(gè)操作員站連接成一個(gè)以太網(wǎng) , 并通過(guò)工程師站向廠 MIS 發(fā)布相關(guān)畫(huà)面和數(shù)據(jù)；歷史站接受十個(gè)操作員站的數(shù)據(jù)，完成存儲(chǔ)并向廠綜合數(shù)據(jù)庫(kù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。操作員站和工程師站以 InTouch7.1 為工作平臺(tái)，在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能。歷史站安裝 5000 點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)。 InSQL Server 是工廠實(shí)時(shí)關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)，具有速度快捷、查詢方便和組態(tài)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)； SuiteVoyager 可將選定的內(nèi)容進(jìn)行發(fā)布，客戶端不用安裝任何軟件，利用 WINDOWS 的 IE 瀏覽器就可方便的查詢有關(guān)數(shù)據(jù)。操作員站通過(guò)運(yùn)行 ADAM 、 OMRONHL 和 SRE （自行開(kāi)發(fā)）三種 I/O Server 將現(xiàn)場(chǎng)各種熱工數(shù)據(jù)采集上來(lái)。該結(jié)構(gòu)方式各個(gè)系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)分散的目的。 1 、操作員站 一個(gè)操作員站就是一個(gè)獨(dú)立的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)，利用串口擴(kuò)展技術(shù)，又方便地連接了若干個(gè)小數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)（子網(wǎng)）。典型的結(jié)構(gòu)見(jiàn)所附“操作員站結(jié)構(gòu)圖”。圖中的 OMRON 公司的 PLC 和研華公司的 ADAM 模塊都有完備的通訊功能，上海電力學(xué)院的 SRE 巡測(cè)儀也具備串口通訊功能，我們經(jīng)過(guò)研發(fā)，開(kāi)發(fā)出了它的通訊程序，這樣就解決了子網(wǎng)通訊問(wèn)題。具體說(shuō)明如下： 操作系統(tǒng) :Windows NT 4.0 工作環(huán)境： FactoryFocus 7.1 應(yīng)用程序：在 FactoryFcous 7.1 基礎(chǔ)上自行開(kāi)發(fā) I/O Server ： Omron Hl ADAM SRE 計(jì)算機(jī) : 康泰克工控機(jī)（ CPU800MHZ 、 40G ） 通訊方式： C104P 型串口擴(kuò)展卡 2 塊，自制屏蔽通訊電纜若干條，網(wǎng)卡及網(wǎng)線。 采集裝置： PLC 、 SRE 巡測(cè)儀、 ADAM 系列模塊 OMRON 公司的 PLC 系列產(chǎn)品已在我廠東廠區(qū)機(jī)爐的本體保護(hù)、滅火保護(hù)和安全門(mén)保護(hù)中使用。 PLC 是一套獨(dú)立的控制系統(tǒng)，本身具備數(shù)據(jù)的采集和處理能力，因此，只要增插一塊 HostLink 卡就可與操作員站連接，并通過(guò)設(shè)置 OMRON HL 通訊軟件實(shí)現(xiàn)與 PLC 的數(shù)據(jù)交換。這種方法可低成本地接入大量的開(kāi)關(guān)量數(shù)據(jù)。 研華公司的 ADAM 系列模塊已經(jīng)在我廠化學(xué)和燃料的熱工參數(shù)采集系統(tǒng)中得到了很好的應(yīng)用，具有使用簡(jiǎn)單、組網(wǎng)方便的特點(diǎn)。本工程選用研華系列模塊，用于采集標(biāo)準(zhǔn)模擬量信號(hào)（ 0-10mA 或 4-20mA ）。利用 ADAM 軟件對(duì) 4017 和 4520 通訊模塊進(jìn)行配置，可簡(jiǎn)便的構(gòu)成一個(gè)子網(wǎng)。另外，選用該型設(shè)備可以方便的實(shí)現(xiàn)設(shè)備互換，為今后的維修服務(wù)和備品備件的來(lái)源提供了方便。 SRE 型巡測(cè)儀：我廠東廠區(qū)機(jī)爐的大部分溫度信號(hào)是用上海電力學(xué)院的 SRE 系列產(chǎn)品來(lái)指示的，它具備完整串口通訊功能。我們已經(jīng)用 VB 語(yǔ)言成功的開(kāi)發(fā)了與 InTouch 的通訊程序，接入大量的溫度數(shù)據(jù)，現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行良好。 2 、工程師站 工程師站是網(wǎng)絡(luò)的中心環(huán)節(jié)，操作系統(tǒng)室 Windows2000 Server 版，工作軟件是 InTouch 7.1 （ 3000 點(diǎn)）和 SuiteVoyager 2.0 。在這里對(duì)其他操作員站實(shí)施管理 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)同步。綜合有關(guān)數(shù)據(jù)，編制畫(huà)面，完成數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，向 MIS 用戶發(fā)布信息并進(jìn)行訪問(wèn)管理。這里也是實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的對(duì)外物理隔斷，外界信息不能進(jìn)入下一層數(shù)據(jù)網(wǎng)，有效的保證了系統(tǒng)安全。 3 、歷史站 從 HUB 接出，完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、檢索和對(duì)廠綜合數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)交換。操作系統(tǒng)為 Windows NT 4.0 ，工作軟件是 InSQL Server 5000 點(diǎn)和 ActiveFactory 2.0 。 InSQL Server 是實(shí)時(shí)關(guān)系型工廠數(shù)據(jù)庫(kù)，采用了高壓縮比的數(shù)據(jù)格式和 SuiteLink 的快速通訊方式，使得占用硬盤(pán)空間小通訊檢索速度快 .ActiveFactory 2.0 提供了方便、準(zhǔn)確、多方式的查詢手段，完全滿足了事故分析、經(jīng)濟(jì)分析和性能計(jì)算的需要。 系統(tǒng)性能指標(biāo) 工程竣工后，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，達(dá)到了如下的性能指標(biāo)： 系統(tǒng)可用率—— 99.9 ％ 系統(tǒng)精度：滿足± 0.1% 的精度要求 顯示正確性：實(shí)際最大誤差是 -0.045% ，滿足要求。 一致性：比較與二次儀表指示值的一致性為 100 ％。，滿足要求。 抗干擾能力：滿足共模電壓 250V 、共模抑制比 120dB 、差模電壓 60V 、差模抑制比 120dB 的設(shè)計(jì)要求。 系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和響應(yīng)速度： 系統(tǒng)裕量： 采集板 CPU 負(fù)荷率不大于 40% ，實(shí)際值是 20% ，合格。 操是作員站 CPU 負(fù)荷率不大于 40% ，實(shí)際最大值是 30% ，合格。 I/O 點(diǎn)裕量：不小于 15% ，實(shí)際值是 20% ，合格。 電源負(fù)荷不大于 30% —— 40% ，實(shí)際值是 20% ，合格。 數(shù)據(jù)正確率： 設(shè)計(jì)要求，當(dāng)信號(hào)源正常時(shí)，數(shù)據(jù)正確率應(yīng)不低于 98% 。實(shí)際值為 99.5 ％，達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。 工程概況 工程量： 2001 年 1 月成立 5 人工程小組，并于當(dāng)月 9 日開(kāi)始施工， 2002 年 4 月 15 竣工驗(yàn)收，歷時(shí) 3 個(gè)月。其中 2001.1.9 — 2.001.2.20 進(jìn)行軟件開(kāi)發(fā)， 2001..3.21 — 2001.4.14 進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工。 硬件的設(shè)計(jì)安裝 （ 僅對(duì)＃ 12 —＃ 15 機(jī)爐 8 個(gè)操作員站的統(tǒng)計(jì) ）: （ 1 ）設(shè)計(jì)、制作并安裝計(jì)算機(jī)工作臺(tái) 8 個(gè)。 （ 2 ）設(shè)計(jì)、制作、并安裝數(shù)據(jù)采集柜 2 面。 （ 3 ）設(shè)計(jì)、制作、并安裝數(shù)據(jù)采集板 8 塊。 （ 4 ）安裝 ADAM 模塊 56 塊，配線 380 對(duì)。 （ 5 ）敷設(shè)網(wǎng)絡(luò)通訊電纜 800 米。敷設(shè)控制電纜 1000 米。 （ 6 ）制作、敷設(shè)采集通訊線 40 根。 （ 7 ）配置、安裝數(shù)采計(jì)算機(jī) 10 臺(tái)（軟件安裝、串口擴(kuò)展和網(wǎng)卡安裝等），安裝 HUB1 臺(tái)。 （ 8 ）改造 PLC5 臺(tái)， SRE 巡測(cè)儀 7 臺(tái)。 （ 9 ）連接采集裝置 3 類(lèi)（ PLC 、 SRE 、 ADAM ） 20 個(gè)。 （ 10 ）系統(tǒng)容量：1500 點(diǎn) 軟件開(kāi)發(fā)： （ 1 ）開(kāi)發(fā) SRE 巡測(cè)儀通訊程序一套。 （ 2 ）利用 InTouch 7.1 開(kāi)發(fā)出了由１００余副畫(huà)面組成的操作員站應(yīng)用軟件。 （ 3 ） 開(kāi)發(fā)發(fā)布信息程序一套（ 20 畫(huà)面）。 結(jié)束語(yǔ) 眾所周知，當(dāng)前流行的 DCS 系統(tǒng)具備完備的數(shù)據(jù)采集功能，但對(duì)于采用傳統(tǒng)熱控技術(shù)的中小型火力發(fā)電機(jī)組，要進(jìn)行 DCS 改造，所需費(fèi)用是巨大的，工期是比較長(zhǎng)的。如何在不具備 DCS 改造條件或不打算改造的情況下解決生產(chǎn)過(guò)程信息化的問(wèn)題，本文提出一個(gè)解決方案 ， 以適應(yīng)當(dāng)前電力改革對(duì)生產(chǎn)過(guò)程信息的迫切要求。