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1、ECS-700控制系统在热电厂泵站取水中的应用白建军，张海蛟，马 太 浙江中控技术股份有限公司，浙江杭州，310053摘 要：本文主要介绍了浙江中控ECS-700自动化控制系统在各热电厂供应水的取水中的应用及特点着重阐述了DCS系统中双层网络的使用方法及其优越性。关键词： 热电厂 泵站取水 DCS 网络 The application of ECS-700 system used in water pumping station of thermal power plantBai Jianjun, Zhang Haijiao, Ma TaiZhejiang SUPCON Co., Ltd.,
2、Hangzhou, Zhejiang, 310053Abstract: This paper mainly introduces the application and features of ECS-700 system of SUPCON. As a distributed control systerm(DCS), ECS-700 system is used in water pumping station of thermal power plant. Except those , the application and advantages of a Dual-Layer netw
3、ork applied in DCS were analyzed emphatically in the paper.Keywords: thermal power plant, water pumping station, DCS, network1 引言 热电厂中取水主要用于热电厂的冷却、制热用水和工业用水，所以水源一般选自几十公里外的地下水资源丰富的边远地区。早期，由于自动控制系统和工业设备技术的落后，加上取水泵站房多且分散，使得泵站工人对取水的响应不够及时，控制效果并不是很理想。随着工业自动化及工业设备的迅猛发展，国内外DCS控制系统的不断进步， 20世纪90年代，汲取国外先进技术和经
4、验，我国热电厂的泵站取水已普遍实现DCS集中控制。虽然国外的系统相对于国内的技术更加成熟，但是成本明显偏高，且自行维护存在一定困难，而国内系统固然有价格优势，但系统不够稳定、需频繁更换硬件，用户在享受到DCS控制系统带来的方便以及人力成本的下降之后，不得不在使用过程加大检测、维修的成本。除了电子产品使用年限较短的短脚，用户还需面对一个实时的问题：由于大型热电厂的供水都需要多个泵站房同时启动进行取水，所以不允许各个泵站的停机影响其它泵站的正常操作。传统的DCS系统网络结构并不满足这个要求。中控控制系统系统很好的解决了这两类问题。2 ECS-700 DCS 特点本文以实例说明，在镇海发电厂泵站取水
5、使用ECS-700 系统，该系统是浙江中控技术股份有限公司WebField系列控制系统之一，是致力于帮助用户实现企业自动化大型高端控制系统，按照可靠性原则设计，充分保证系统的安全可靠；系统所有部件和网络都支持冗余，在任何单一部件或网络故障情况下仍能正常工作；系统具备故障安全功能，保证人员、工艺系统或设备的安全；系统提供快速逻辑控制功能，支持20ms的高速扫描周期。ECS-700系统由控制节点（包括控制站及过程控制网上异构系统连接的通信接口等）、操作节点（包括工程师站、操作员站、组态服务器、数据服务器等连接在过程信息网和过程控制网的人机会话接口站点）及系统网络（包括IO总线、过程控制网、过程信息
6、网、企业管理网等）组成。 如图2-1图2-1 系统整体机构图3 工艺特点及解决措施那么，ECS-700系统是如何通过自身的特点来解决用户所面临的问题？首先，泵房一般采用圆形建筑，泵、配电柜以及DCS控制柜均放置在泵房内，室内无密封、空调措施，常年经受高温、冰冻、震动等自然条件，这对DCS系统的工作环境是一个自然考验。ECS-700系统柜采用正反面对称结构，由标准机柜CN011(框架、顶盖、底盖、绝缘底座、前后门、风扇等)、可拆卸的侧板、主控制器单元、机架单元、配电及电源单元、接地铜牌等组成。工作温度：050；震动：工作时2.0m/s2；防护等级：IP42。柜内所有模块都采用塑料外壳封装（如图3
7、-1），使用基座插拔式安装模块。这些措施保证了ECS-700系统在恶劣环境中仍能保证使用寿命，并拥有简便的维护方式。图3-1 柜内模块外形图其次，由于泵房面积较小，往往配电柜和DCS控制柜的放置距离较近，这对、类信号往往会有很大的干扰。另一问题是泵站的取水以液位为标准决定是否停泵，需要DCS有很高的扫描周期要求。ECS-700的控制器FCU711拥有最快20ms的扫描周期，响应速度快、实时性高；支持7个远程IO节点，即一对控制器可带8个泵站；最快200ms的战间通讯速度，确保多个控制站间共享信息的实时性。采集、类信号的模块都采用点点隔离方式，保证各点的信号不受其它信号的干扰。最后，由于泵的工作
8、电压较高，为了保证不影响其他装置设备的正常工作，会在总供电电源前加电源保护断路器。而每次启泵前会产生较高的冲击电压，有可能超过断路器保护范围，造成停电。但是由于电厂用水很大，各泵站之间的故障不能影响其余泵站的正常取水。ECS-700扩展IO总线为冗余网络，拓扑结构为总线型或星型结构。由于各个泵房与总操室距离较远，要实现星型网络结构，需要铺设的光纤（距离远的还需铺设单模光纤）距离要比总线型长很多，成本很大。那么，在低成本的情况下如何达到目标？下面介绍一种双网冗余环网结构，本方案也已在镇海发电厂成功使用：ECS-700系统多远程节点时，在使用EKI-2526M交换机的情况下，通过解决网络连接方式来
9、实现各个节点的独立操作，在单个节点通讯中断下不影响其余任何节点的通讯，即：使用总线型网络实现星型网络的功能。实现这个方案的条件很简单：各个节点之间均铺设6芯光纤2；如图3-2： 图3-2 光纤铺设根据这种网络铺设方式，那么网络结构就为总线型结构，即常规网络架构，如图3-3： 图3-3 总线型网络结构此网络架构虽然有连接简单、易于维护的优点，但是不能解决各节点的通讯独立问题，即如果3#节点断电，将导致1#与2#节点的通讯中断。为此，通过在远程节点的光纤接续盒上进行跳线短接，可实现如下两段总线型网络，且A网与B网分开走线： 图3-3 双网冗余环网网络结构改前网络4#1#3# 本地节点2#改后网络4
10、#1#3# 本地节点2#表3.1和3.2为前后两种网络方案在任一网络节点出现故障时的影响情况:表3.1 改前方案影响故障点本地1#2#3#4#本地-1#正常-2#正常正常-3#正常正常正常-4#正常正常正常正常-表3.2 改后方案影响故障点本地1#2#3#4#本地-1#正常-正常正常正常2#正常正常-正常正常3#正常A网故障B网故障-正常4#正常B网故障A网故障正常-从图表中可知，改进后的网络结构容错性更强，降低了事故的扩散，系统更安全。4 总结ECS-700在镇海发电厂的泵站取水中应用很成功，现场信号能准确、快速的采集与控制，联锁保护能及时动作，环形网络符合用户需求，达到了预期的目标。目前该
11、系统运行情况得到用户高度评价，可推广至相同类型的热电厂。参考文献1 ECS-700硬件说明书Z.杭州：中控技术股份有限公司，2012.2 徐治国、黄红.浙江富春江环保热电厂取水工程设计J.西南给排水，2005（03）：1-21.作者简介：白建军，1986年出生，男，浙江杭州富阳人，2008年毕业于杭州电子科技大学计算机科学与技术专业，2008年至2010年从事计算机网络管理员工作，现从事DCS系统相关工作。通讯地址：浙江杭州市长河街道滨康路352号A座5楼； 邮政编码：310052；联系电话：13868168174；电子邮箱：baijianjun张海蛟,1983年出生，男，浙江平湖人，2007年毕业于杭州电子科技大学电气与自动化专业，从事DCS系统工作。通讯地址：浙江杭州市长河街道滨康路352号A座5楼； 邮政编码：310052；联系电话：18858113960；电子邮箱：zhanghaijiao6
