西門子工業乙太網交換機SCALANCEX400在火力發電站控制系統的應用

控制系統 火力發電    時間:2014-03-13 00:50:46
西門子工業乙太網交換機SCALANCEX400在火力發電站控制系統的應用簡介
    行業特點   工業乙太網火力發電站中可以應用的領域較多,從廠級管理系統至主、輔機系統至就地執行設備的連接網路,都可以提出基於工業乙太網的解決方案。一般……
西門子工業乙太網交換機SCALANCEX400在火力發電站控制系統的應用正文

 行業特點
工業乙太網火力發電站中可以應用的領域較多,從廠級管理系統至主、輔機系統至就地執行設備的連接網路,都可以提出基於工業乙太網的解決方案。一般一個新建電廠的自動化管理系統中,應包括:
MIS廠級管理系統
SIS生產實時信息系統
DCS主機分散控制系統
包含水、煤、灰三部分的輔機控制系統
脫硫系統
以及工業電視系統
由於MIS廠級管理系統對數據實時性要求較低,較少涉及工業乙太網解決方案。其他系統均可以使用工業乙太網設備來構建通訊平台。依據不同系統對系統可用性需求的高低,可以採用不同拓撲結構類型的網路方案。統一的通訊平台更為工業電視與控制網路多網合一帶來了可能性。
火力發電站自動化控制中,以輔機控制系統的應用最為成熟,網路結構較為複雜。在此以一個典型的輔網系統的技術規範來舉例說明:
全廠輔控集中監控系統網路拓撲結構採用冗餘星型網路結構,以光纖乙太網作為信息傳遞和數據傳輸的媒體,中心交換機連接操作員站、資料庫伺服器、各控制系統及SIS等。
水系統控制網路較為複雜,設立水系統網路控制中心。使用雙星型冗餘結構光纖乙太網,通過乙太網光纖交換機上的冗餘通訊口連接本系統內各個程式控制系統,並通過冗餘光纖介面連接全廠輔控集中監控網路,以實現在機爐集中控制室集中監視和控制。中心交換機連接操作員站、資料庫伺服器、各控制系統及全廠輔助車間集中監控系統等。水網各程式控制系統含:凝結水、工業廢水、化水處理、循環水、制氫等系統其他系統連接使用雙星型冗餘結構光纖,通過冗餘光纖介面連接全廠輔控集中監控網路,應包含:輸煤程式控制、電除塵、除渣、空壓站及其他系統。
交換機應是工業級設計,標準導軌按裝,必須能夠直接安裝在控制櫃內;所有交換機應具有高的防護等級、抗震、抗電磁干擾設計;所有交換機應能接受冗餘供電;應能支持多種診斷功能,必須內置WEB伺服器以及MIB資料庫以方便網路管理和診斷;應能支持虛擬子網劃分(VLAN),確保系統的安全性。
網路結構特點

根據需求,全網採用雙星型網路拓撲結構,所有伺服器、操作員站及PLC均分別連接至兩個互為冗餘的網路。雙星型網路既通過雙網滿足了冗餘需要,同時以星型拓撲結構保持了輔機網路所需的通訊層次結構。

 

由於全網特別是水網部分I/O點數量龐大,在水網控制中心使用SCALANCE X400系列交換機以千兆光纖介面上聯,將分散式數據集中採集至水網伺服器後上傳至輔網中心。由於輔網與SIS系統在電廠信息系統規劃上分屬兩個子網,且連接帶寬要求較高。輔網控制中心使用SCALANCE X400系列交換機,以千兆介面連接SIS系統,並通過路由功能完成與SIS系統間網路的橋接。其他各子系統使用SCALANCE X200系列交換機,以光纖連接水網中心或輔網中心交換機,較複雜的子系統內部交換機以HSR冗餘環形式連接,增強子系統內多個站點構成網路的可靠性。HSR冗餘環保證在300ms內完成對故障斷點的冗餘保護。

以各子系統為單位通過VLAN,將系統間的控制信息隔離。確保操作員站訪問許可權限定在本系統,且在調試階段隔離了設備故障造成的廣播風暴。各交換機管理信息,可通過OPC server的方式集成在管理平台中,提供簡便的維護方式。
方案利益
雙星型的冗餘網路連接輔網中心及各個子系統
水網設立控制中心,將水網各系統數據集中,逐級上傳
與SIS系統間安全的高速連接
通過VLAN將各子系統安全隔離
簡便快捷的維護方式
卡軌安裝涉及、適合控制櫃安裝及惡劣環境。
通過工業乙太網構建的輔機控制系統,將獨立分散的控制系統連接起來,避免了“信息孤島”現象。更加有效的將PLC+上位機的控制技術應用到電站輔機系統中,使整個系統安全可靠,方便的在上位機上對就地設備進行控制。從而避免了的諸如運行人力成本較高、難於管理、設備投資巨大等問題。實現了輔助車間集中控制,為全場自動控制集中監控提供了前提。開放的乙太網平台,為輔機控制系統與其他系統的集成提供了方便,使“一網到底”、“多網合一”的解決方案提供了實現的可能性。

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