一、引言
目前发达国家火力发电厂控制系统基本进入全厂管控一体化的阶段。火力发电企业从粗旷型经营向集约型经营方向发展成为必然的趋势。2×660MW机组的火力发电厂人员定编不足200人，因此，以往辅助车间分系统监控的模式已不能适应电厂运行的需求。目前，设置辅网完成辅助车间各控制系统的整合，可以减少辅助车间运行人员编制，因此，我厂在设计方案比选时，优先选择了辅助车间集中控制设计模块。
二、设计思想
传统的辅助车间集中监控通常采用可编程序控制器PLC加上位机平台实现。由于PLC控制器并不是为大规模集成应用环境设计，功能受限，构成的网络通讯系统必须使用多台网络服务器，结构复杂，可靠性差，很难完成上述辅助车间集中控制系统设计目标。DCS有成熟、先进、可靠的网络通讯设备，完全可以满足大容量信息流传输的要求。并能够提供支持在线下载、仿真及优化功能。尤其是随着DCS在电厂中的普及，其原来高高在上的价格已经大幅降低，使用功能更强的DCS代替PLC实现辅助车间控制成为可能。因此我厂在PLC/DCS方案比选时，选择了DCS方案。
辅助车间集中控制的监控范围包括：水系统、煤系统、除灰除渣系统、脱硫系统等。通过合理配置，采用一套完整的一体化设置的控制系统(简称辅控系统)。并要求辅控系统具有可靠、灵活的扩展能力，并留有后期扩展余地及数据通讯接口。
根据大唐南京电厂全厂辅助车间集中控制的方式，合并设置一个辅助系统(车间)集中控制室(简称辅控室)，辅控室设在输煤出灰电控楼，集中监控点设在单元机组集控室和辅控室。运行人员在单元机组集控室内通过操作员站完成对全厂水系统、空调系统和全厂空压机的启/停运行的控制、正常运行的监视和调整以及设备运行异常与事故工况的处理;在辅控室内通过操作员站实现输煤系统、除灰渣系统、电除尘系统及脱硫系统的启/停运行的控制、正常运行的监视和调整以及设备运行异常与事故工况的处理。达到全厂各辅助系统(车间)和脱硫系统的管理、控制一体化，为电厂减员增效和提高整体效益创造条件。
根据各辅助系统(车间)工艺设备地理位置的分散性、设备运行的独立性等特点，在保证工艺设备运行的安全性、可靠性的基础上，为满足现场调试及检修的需要，设置必要的现场工程师兼操作员站。现场工程师站能满足现场调试、就地检修、应急维护等的监控要求，各辅助系统(车间)采用无人值班方式。
部分辅水系统的电磁阀控制、电动机控制、电气开关控制、变送器、液位计及分析仪表、执行机构采用现场总线技术，通过现场总线完成受控设备与控制器的直接连接，不再设置常规的本地I/O站或远程I/O站。减少大量电缆及电缆敷设费用，使系统安装维护更加简便。
三、控制水平
(1)、系统投运后要求在正常运行时，通过集中监控点完成对辅助车间水、灰、煤、脱硫等全厂所有辅助系统的全部监控任务，后备监控点按无人值班考虑。辅助车间集中控制室就真正成为辅助车间集中控制室。同时也为今后在集中控制室完全全厂控制(机、炉、电、水、灰、煤、脱硫)奠定基础。
(2)、水、灰、煤各控制系统均实现工艺流程全自动控制，设备调节自动执行，联锁保护准确动作;再辅以完善的报警诊断功能和全厂工业电视监控功能，使全厂各辅助车间具备了现场无人值守的条件。
(3)、管理、维护人员通过SIS系统了解全厂辅助车间的全部运行状况和设备状态，用于经济性计算分析，并可根据SIS浏览器上的流程画面，远程检查设备运行情况，实现全厂辅助车间数字化管理。
(4)、在无人值班车间(区域)通过设置闭路电视监视系统，并与主厂房闭路电视监视系统统一设置，形成全厂闭路电视监视系统。无人值班车间(区域)闭路电视监视点的设置满足工艺系统和运行管理的要求，电源系统及布置方式在辅控系统中考虑。
四、辅助车间集中控制系统构架
(1)、监控点
单元机组集控室配置辅助系统(车间)集中控制系统全功能操作员站3套，辅助系统(车间)控制系统工程师站1套。
辅控室配置辅助系统(车间)集中控制系统全功能操作员站7套，辅助系统(车间)控制系统工程师站1套，脱硫控制系统工程师站1套，辅网历史数据站1套，SIS接口机1套。
在单元机组集控室和辅控室实现集中监控后，集控室可只配备2~3名操作人员，也可让机组操作人员监管。
(2)、辅控网
辅助系统(车间)网络采用物理隔离的冗余配置单层对等网络结构，100M工业以太网络(eNET)，是在故障安全结构下纯正的IEEE 802.3快速以太网，克服了客户机/服务器等网络主-从依赖的缺欠，双网同时工作，冗余网络切换时间为零，能够保证在任一路网络连接发生故障的情况下由备用回路自动连接，在此过程中不会造成数据丢失和数据变化，能够保证任意一台站点出现故障时，不影响其它站点的正常工作。
网络拓扑结构采用冗余光纤环网，整个辅控网由两个冗余级联的光纤环网构成，其中单元机组控制室的辅网设备与水网、暖通系统构成一个冗余环网;辅网控制室的辅网设备与灰、煤、脱硫系统构成一个冗余环网;两个冗余环网通过核心交换机级联后，形成完整的辅控网。
网络数据传输采用基于组播技术的控制器主动发送机制，无论网络上有多少操作站点，控制器只需要发送一次数据，从而保证了控制系统的操作响应周期小于700ms。
网络交换机则采用了每个接口都带有避免数据碰撞的缓存器的管理型工业以太网交换机，采用控制信息与IP信息分级，控制信息优先的原则，有效抑制广播风暴的发生。交换机及DPU在网络端口的设计上实现了最大限度的冗余，即冗余交换机与具有冗余接口卡的DPU之间采用交叉互联的方式，与冗余环网结构共同构成网络的2×2(四重)冗余方式。
网络通讯速率100Mbps，系统支持网络节点数255个站，允许最大标签量200000点，最大传输距离20KM(单模光缆)。
网络诊断功能可以诊断至每一路通道及每一个网络端口，即使当辅助车间集中控制网络发生故障时，辅助监控点以及控制器能就地进行监控，保证各辅助系统安全、正常工作。
提供控制系统与SIS信息系统的安全无缝连接。为防止SIS信息系统连接时影响控制系统的安全运行，并考虑到控制系统病毒防护的需要，配备专用的接口机和带防火墙网关设备，确保控制系统与企业信息系统的单向传输数据。控制系统向SIS系统提供的数据在经过网关隔离后的刷新率不低于每次/2秒。
辅助车间集中控制系统主要网络拓扑见下图：
(3)、现场总线
我厂采用的NT6000分散控制系统提供了良好的开放性，支持Modbus RTU、Modbus TCP、Profibus DP、HART等多种标准现场总线通讯接口，能将变送器、执行机构等设备直接接入DCS，而无需中间转换环节，具备多总线并联的优势。
本工程在废水系统中完全采用现场总线模式，共计70台设备采用Profibus总线DP/PA协议，直接与控制系统连接，设备类型包括智能马达控制器、变频器、总线式电磁阀箱、电动门、调节阀、压力和差压变送器、液位变送器、流量变送器。
采用现场总线模式后，通过设备管理软件将设备所有信息上传至控制系统，实现就地设备远程设置参数、设备故障检测、设备管理等功能。
(4)、控制子系统
辅助车间按功能及运行要求区分设计若干控制子系统，再通过辅助车间集中控制网络将各控制子系统连接成完整的辅助系统(车间)集中控制系统，以求得较高的系统可靠性和可维护性。控制子系统的设计原则是：工艺子系统控制相对独立的子系统配置独立的冗余控制单元，各工艺系统运行的独立性，确保各工艺系统调试、维修期间对其它系统的运行无影响。具体划分原则如下：
(1)根据工艺设备运行需要，独立的工艺系统设计独立的控制子系统;
(2)根据工艺设备分包情况，不同分包商应尽量设计独立的控制子系统;
(3)根据物理位置的分布，物理位置相近的工艺系统设计独立的控制子系统，物理位置远的设计不同的控制子系统。
系统扩展示意图
按上述划分原则，整个全厂辅助系统(车间)集中控制系统划分为17个控制子系统(分别为净化水、工业废水、脱硫废水、生活污水、脱硝氨区、锅炉补给水、#1机组凝结水、#2机组凝结水、凝结水公用、输煤系统、#1炉除灰、#2路除灰、除灰公用、#1炉脱硫、#2炉脱硫、脱硫公用、空调系统、仪用压缩空气系统)，配置24对冗余控制器。
五、调试方式
在现场调试和运行初期，可以通过设置在各辅助系统(车间)的现场工程师站进行操作与调试。在现场运行成熟，转到辅控室集中控制。
在辅控室集中控制初期分专业运行值班，根据情况对辅控运行人员进行轮岗值班安排，使辅控运行人员能够逐步达到全能值班要求。
六、技术经济分析(基于DCS分散控制系统和现场总线技术应用)
(1)、从管理角度来谈， 以往各辅助系统(车间)有自己的控制室，运行人员往往也同时归该系统的独<
