一、工程概况
山西华泽铝电有限公司28万吨电解铝及2×300MW机组发电工程辅助车间水系统监控网络，根据2000示范电站要求设计。本期工程各水处理车间采用可编程序控制器(PLC)实现控制功能，并对这些车间采用以太网联网集中监控方式。采用100M星型冗余以太网络(光纤)，为提高系统工作稳定性，系统设置冗余服务器，关键设备配有在线UPS.系统监控点设在水系统网络集中控制室(工业废水处理和反渗透车间)，用户在水系统监控网的操作员站上可完成对工业废水处理、补给水反渗透、脱硫废水处理、一期弱酸处理工业废水处理系统(需改造)等系统的监视与控制。其中二期生活水处理、二期生活污水处理、一期生活污水处理三个系统在一期化验楼污水控制设置辅控点。
二、系统硬件设计
本系统的网络设计使用冗余星型网络，联网介质为多模光纤。设计过程中着重考虑了系统节点容量、端口交换速率、网络系统冗余能力、扩展能力等因素。
在网路系统节点容量方面，水处理车间控制系统网络设计控站点数不小于12个、I/0点容量不小于4000点、标签量点不小于10000点进行配置。
网络链路设计方面，通过在交换机间使用TRUNK连接技术，在不增加设备的前提下，交换机间网络链路改为4路并行通讯，使级联交换机通讯速率达到了400M全双工，直接保证了网络系统所有端口均提供100M速率通讯，同时实现了链路层通讯冗余。
在系统冗余性能设计方面，通过设置冗余服务器、网络冗余星型拓扑结构设计，配合控制系统冗余的以太网接口模块、运行于服务器上的应用层通讯切换软件，实现比较高的网络冗余性能，网络系统中任一设备、链路发生故障，系统均可自动屏蔽故障设备，同时系统功能不受影响。
根据以往工程经验，在网络系统的运行周期内，电厂进行改造、扩容的可能性比较大，这种情况要求网络统配置具有较好的扩展能力。为此，对系统核心交换机配置进行了专门的分析，选用了3COM SUPER STACK 4400系列高端口密度可堆叠交换机，并配用机架式光电收发器。这种配置可充许用户将联网节点扩展到96个，而不用对系统基础配置进行任何修改。
为了便于减少用户备品备件的型号和数量，所有硬件均选用系列化产品。PLC采用Schneider Electric公司的QUANTUM系统产品，交换机选用3COM公司的SUPER STACK系列产品，光电收发器选用DLINK公司的DFE系列产品。
网络配备3台独立的上位监控机，做为操作员站，并可任意定义一台为工程师站，3台上位机之间设计之间设计有操作的互相闭锁功能，任一时刻只能有1台操作站进行操作。系统配置一台彩色打印机和一台运行报表记录打印机。
网络系统配备2台系统服务器，起到以下3个作用：
1)作为网络控制主机，支撑并控制网络系统运行，使所有联网PLC控制系统、操作站组成一个安全的、可管理的局域网，进而实现互联互通;
2)运行HMI人机介面软件服务器端的软件，实现用户要求的控制功能;
3)运行实时、历史数据库，存储历史数据，并向SIS等系统提供实时数据;系统的2台服务器在上述3个应用方面均被配置为互为冗余运行。
系统提供UPS装置一套，以保证网络系统核心设备，如系统柜、上位机、服务器、交换机的供电，水系统网络UPS在主电源失去后，保让UPS持续工作不短于0.5小时。
三、系统软件选型
软件部分主要由系统软件、工程应用软件以及数据库软件组成，它们分别实现水网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。
本网络系统使用Windows系列操作系统，其中，服务器端运行WINDOWS SERVER 2003，操作站运行WINDOWS 2000 PROFESSIONAL。由WINDOWS SERVER 2003软件，组成基于域和活动目录(AD)的网络系统，提供支撑以太网运行的基本TCP/IP服务，如DNS、DHCP、NTP等，并对联网操作站进行集中管理。
监控软件采用Intellution公司的iSCADA Server+iClien软件。确保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。
系统实时数据接口由运行于服务器内的iSCADA Server构成，采有OPC协议，提供厂级监控信息系统(SIS)的数据接口。
系统历史数据库由运行于服务器上的SQL SERVER建立并维护，iSCADA Server通过ODBC接口向其注入数据，操作站上的客户端程序通过查询数据库生成各种业务报表。此外，2台服务器上均建有历史数据库，通过内置预定义计划任务(SCHEDULEDTASK)，进行定时同步，以保证二者内容一致。
对系统组态的修改在工程师工作站上进行。不论该系统是在线或离线都能对系统的组态进行修改。
四、系统功能实现
4.1 系统软件功能
4.1.1 软件功能主要指监控软件的要求，是基于多任务、多平台、实时性好、开放性好的集成软件包。标准画面和用户组态画面均已汉化，LCD操作员站操作界面全部为中文，包括界面文字显示、动态操作提示、趋势、报警、报表均为简体中文，汉字符合国家标准。
4.1.2 显示功能;具有多窗口的PID图、报警画面、趋势图、指导画面、控制画面、参数修改画面、故障诊断画面、动态画面等各种监视画面。
4.1.3 安全功能：分别设定操作员和系统员的进入口令。在运行环境下，屏蔽NT所有热键，从而锁定系统自由进出。系统受电后自动恢复运行状态。设定操作站的优先级来保证控制室内操作站与现场人机接口同时操作的安全性。
4.1.4 历史数据管理：可对所有采集数据任意设定存取间隙和存取方式。
4.1.5 打印报表：可按用户定义的报表格式进行定时、报警和随机打印。
4.1.6 事件记录：事件和内部时钟可按时间顺序区分和管理，并可及时显示和打印。
4.1.7 监控TAG及调试：采用结构化TAG定义。既可通过TAG定义随时修改每个测点的有效状态、报警管理、历史数据、死区与PLC通讯参数等，同时可按修改实时数据库的TAG值来执行调试操作。
4.1.8 数据库接口与数据通讯：具备开放性的实时数据可接受任何任务的访问并与其交换数据。系统具备复制和分发功能，将信息分送给其它的通用数据库应用程序，同时支持SQL、ODBC或OLE DB的应用程序。所有数据可用符号代表，如：VAVLE、MOTOR等，需要时可对变量的每次变进行监视和处理。
4.1.9 在工程师站上生成的任何显示画面和趋势图等，均能通过网络加载到操作员站。各程控系统PLC控制程序的组态和修改均可在网络控制系统的工程师站上进行，并通过网络下载到程序控制系统的PLC中。通过网络，工程师站能调出系统内任一PLC站的系统组态信息和有关数据，还可以使买方人员将组态的数据从工程师站下载到各PLC站和操作员站。此外，当重新组态的数据被确认后，系统能自动地刷新其内存。
4.1.10 控制操作功能
可按组态通过鼠标指定画面上的对象进行开关或增减操作。控制系统采用程、远控、就地控制相结合的方式，对于电动门、气动门、泵、风机等控制对象除了在控制室进行远方控制外，保留就地操作手段。
在手动方式下操作员启停电动机、电并阀门及其它设备时，LCD画面提供操作指导。现场设备故障，影响程控前进时，在满足相关约束下，运行人员干预可进行跳步操作。设备处于就地操作方式时，上位机操作无效。
4.2 系统接口
软件接口：本系统可通过软件接口与SIS或DCS或其他控制系统联网，实现生产数据的共享。接口形式分2种：系统历史数据库支持ODBC、OLEDB、ADO、RDO、DAO等标准数据库接口;系统实时数据交换提供DDE/FastDDE、OPC上位监控软件包专用协议等软件工业标准接口。
接口安全性检查：通过上述软件接口的任何数据操作，均接受操作系统安全性检查和应用程序安全性管理，这种管理分为3个级别：允许/禁止访问，允许/禁止读取，允许/禁止写入，通过安全性配置，即可构成需方所需要的单向数据接口。
本系统服务器上安装有MICROSOFT SQL SERVER，本系统网络运行数据存储在本地服务器上的SQL数据库中;同时，服务器经过配置，可通过ODBC开放数据接口，访问上级网络系统(SIS)数据库中指定的数据表。在此基础上，卖方在本地服务器的数据库中，通过SQL SERVER AGENT编制并运行预定义计划任务(SCHEDULED TAKS)，使其定期自动同步上级网络系统数据库(也可以由需方定义事件，如通讯恢复事件来触发)，当该任务被执行时，本地服务器数据库系统自动比较网络数据库和就地数据库中指定数据表上各自存储的数据的时间标答差异，并将网络数据库中没有的时间标签量注入其中，通过这种方式，达到网络通讯恢复正常后，本系统层数据能自动被送往上层网络。
五、系统的工程实施
网络系统由于涉放系统多、供货厂家多，实施周期长等因素，工程实施过程中的涉及因素较多，所以工程组织情况对工程实施结果影响较大，为此，采取了以下措施控制工程实施质量。
5.1 网络设计前置
辅控网络设计与现场各控制系统均发生关系，所以，将网络系统设计提前进行，提前规划网络结构，确定网格核心交换机、联网介质选型，并据此协调现场控制系统的接口设计和设备选型，尽量实现相关设备、软件的选型统一，这样可以避免出现系统设计不兼容、不匹配、漏项等现象。
5.2 细化工程协调
在网络设计的早期明确详尽的软件、硬件接口规范，与工程所涉及的各方进行充分协调，并据此确定所有供货商的技术、工程接口细节，可以减少后期现场实施期间的协调、改动工作，保证网络系统按进度要求顺利实施。
5.3 加强用户培训
网络系统涉及设备、软件较多，操作方式、功能呈多样化特点，部分技术用户不太熟悉。用户一般不具备类似系统运行经验，为充分发挥系统功有、保证系统长期、稳定运行，要求用户进行较为细致、深入的培训，主要培训重点为网络系统设备的一般维护和故障诊断，以保证系统可充分发挥预定功能，最终收到良好实施效果。
六、工程总结
火电厂辅助控制网络，经过近几年多个项目的实施，其系统设计与设备选型已经趋于成熟，但是，目前在同类系统的设计、实施过程中，仍有一些问题值得注意。
6.1 网络系统应用内容较少
国内已实施的辅控网系统，提供的功能均为控制系统互联、互操。但在此基础上，已经有条件进一步挖掘网络应用功能，如在传输控制数据的基础上，可应用QOS和VALN技术，在不影响控制系统功能、性能和安全性的前提下，利用剩余网络带宽，传输其它数据，如传输视频数据，构成数字工业电视系统，传输普爱办公文件，构成办公网络，这样可明显提高网络系统利用率，并降低现场电缆布线量。
6.2 网络应用深度不足
目前辅控网络已实现的功能，只是互联互操，较为简单。在具有工节联系、并建有大中型数据库的辅控网中，已经具备对过程控制系统进行以单个或多个控制指标为目标参量的大闭环控制条件，例如，以设备运行稳定性、系统产物的理化指标等参为目标变量，使用SPC、正交实全等方法进行生产参数优化;又如，对控制系统传感器、执行器网络进行工艺背景下的冗余度分析，并据此建立现场设备故障的诊断逻辑并进行预测等;上述应用，需要对联网控制系统进行深入的工艺分析，并对系统行数据行输入挖掘。类似的功能软件已经应用于石化、治金行业，并取得了明显的经济效益。在电力行业竞争日趋激烈，用户减员增效要求明确的背景下，对辅助网络控制系统的功能经行进一步发掘，有着明朗的应用前景。
6.3 经过对河津电厂#1、#2机组的一些水处理系统PLC程控改造，同时将#1～#4四台机组整个水处理系统进行组网控制的实施，这样既提高了整个电厂水处理系统控制水平又实现了简员增效的目的。为实现河津电厂成为二十一世纪先进电厂打下了坚实的基础。
