2.1的网络构成
2.1.1控制层
控制层为PLC控制网络(CONTROLNET),控制网络是一种高速确定性的网络,用于对时间有苛刻要求的应用场合的信息传输,它为对等通讯提高了实时的控制和报文传送服务。它具备一个独有的预定连接,允许用户以预定速率重复的发送和接收数据,这就是请求信息包间隔(RPI),就是说通过设定可以重复的以指定的间隔时间从I/O模块上接收数据(必须使用RSNetWorx去激活所有的预定连接)。
2.1.2网络层
网络层为工业以太网, 工业以太网是一种带有冲突检测的多点数据通讯方法(CSMA/CD),使用国际标准的TCP/IP协议。宁海电厂4×600MW机组BOP系统采用冗余工业以太网来完成中央控制站和现场控制站之间的数据传递,在四机一控室布置有二台赫斯曼MICE3124中心交换机,网络的物理拓扑结构为冗余星型以太网,当网络中某一段光缆线路出现故障时,网络能够自动重新配置并继续通讯,其重构时间小于500ms,同时在此过程中不会造成数据的丢失或数据的变化。与就地控制子系统分支交换机通过光纤连接,与本地工程师站、操作员站以及服务器通过双绞线连接,利用工业以太网,可以充分的利用系统资源,数据的传送可以畅通无阻,并可以方便地进行连接和扩充。参见附图“全厂辅助车间网络控制系统配置图”。
2.1.3管理层为SIS系统
SIS(Supervisory Information System)系统通过光纤接入辅控以太网,通过OPC方式从辅控网取数据:OPC是通过FSGateway抓取InSQL实时数据,再由任意OPC客户端软件通过OPC抓取FSGateay的数据。这样通过SIS系统实现了全厂辅助生产系统在IT的实时显示。
2.2硬件配置
在四机一控集控室里有三台服务器、一台工程师站、五台操作员站以及大屏操作员站;三台服务器中有二台作为实时数据服务器,在这两台服务器中均安装有IDAS软件,它们作为下位机PLC与上位机工程师站、操作员站、大屏操作员站以及历史数据服务器之间的数据通道,互相冗余备用;另一台作为历史数据服务器,安装有InSQL工业数据库系统,厂级监控信息系统(SIS)通过该服务器读取辅网所有系统的有用数据,它通过IDAS来读取PLC数据,同时历史数据服务器作为辅网的时钟服务器,接收来自GPS时钟源的时钟信号,使辅网的所有计算机的时钟均能同步。工程师站安装有Intouch开发版、PLC编程软件以及网管软件,可以通过工程师站进行系统画面编辑,PLC编程以及网络的管理;在操作员站及大屏计算机中安装有Intouch运行版,可以通过他们监控全厂所有辅控子系统。
整个系统配置2台工业级进口光纤主交换机,设备布置在主控室边上的工程师站小间,在各辅助车间配置冗余的工业级分支交换机。所有交换机的接口有20%裕量。分支交换机布置于各PLC系统的本地机柜内,并由各PLC系统负责供电。主交换机端口数量为: RJ45 口16个,ST光纤口12个,与外围端口的联接全部用冗余超五类线和多模光纤联接,具体分配如下:PLC到分支交换机采用双绞线;分支交换机到主交换机采用光纤;服务器,操作员站(工程师站)到主交换机采用双绞线;BOP系统再通过交换机接入全厂MIS系统。
每个操作站都配有冗余的10M/100M EtherNet网卡,通过交换机分别与冗余的EtherNet通讯总线相连,因此每个CRT操作站都是冗余通讯总线上的一个站。BOP网操作员站和各系统监控站采取互锁措施,确保只能接受一处操作员站发出的操作指令。操作员站运行监视具有数据采集、液晶显示器画面显示、参数处理、越限报警、制表打印以及各系统PLC参数设置、设备监控、控制逻辑的修改、系统的调试等功能。对控制系统的组态不影响系统的正常运行。
整个BOP系统均采用AB公司的control logix 1756系列产品,PLC控制系统采用双机热备模式,底层网络通过controlnet 网通讯模块的冗余功能实现网络通信热备,下位机之间数据通讯交换速度最快为5Mbps,上位机与主站之间采用以太网通讯模块双备用连接,通讯速度能达到100Mbps。热备冗余模块之间采用光纤通讯,且每个机柜内不同类型的I/O模块都留有备用点,每个柜内的模块槽架都有模块的扩展接口。
2.3软件配置
软件部分主要由监控软件、编程软件以及实时关系型数据库组成,它们分别实现全厂辅助车间网络上位机的监控、各车间PLC逻辑控制功能以及系统内部、外部的数据接口。监控软件和数据库软件采用InTouch9.0、Industrial SQL Server(25000 tag)。监控软件基于简体中文版WINDOWS 2000 Professional sp3中文版环境下运行,使系统既有较好的运行实时性,又有良好的开放性。所有设备的代号和测点编号采用KKS编码。编程软件选用RS-LOGIX-5000,使所有辅机PLC控制系统可离线又可在线进行组态。另外,还选用Wonderware公司的FactorySuite A2工厂套件软件,用于历史数据处理和配置事件,以便对系统进行诊断和分析。
2.4电源配置
配有2路交流220V±10%,50Hz±1Hz的电源至辅助车间电源柜,2路电源通过电路设计自动切换。切换后的电源送至两台主交换机、UPS和打印机、2#-6#操作员站、大屏幕。UPS回路包括整流器、48V电池组和并联逆变电源系统,实际上实现了三路冗余:市电、电池组、整流器输出。逆变系统是将48V直流电压通过高频功率变换产生高品质的交流电,再通过交流电供给负载。一旦逆变系统出现过载或故障时,通过静态旁路可以不间断的将负载切换到旁路去走市电,一旦恢复正常还可以不间断的切换回逆变系统。
3.辅控网子系统
宁海电厂一期工程(4×600MW)辅助车间控制系统(BOP)覆盖了水、煤、灰等共13个辅助车间子系统的监控,各子系统I/O点合计11150点,参见附表1辅控网各子系统I/O点统计表,各子系统与四机一控室的网络布线距离合计7100点,参见附表2。辅控网子系统各子系统包括:锅炉补给水及水务管理系统(包括净化站、化学水处理、工业废水、工业水、生活水、消防水等)、输煤系统(燃料)、凝结水精处理系统(包括锅炉取样、加药系统)、飞灰系统、飞灰分选系统、灰库区渣水系统、渣水及煤水处理系统、循环水加药系统、制氢系统等。
附表1 辅控网各子系统I/O点统计表