随着火力发电机组向高参数、大容量方向发展，生产设备逐渐走向大型化，生产系统日趋复杂，系统的耦合性、时变性、非线性等特点更加突出，生产过程中需要监视的内容越来越多，过程控制的任务越来越重，对机组的运行与操作提出了更严格的要求。现代控制理论的产生与应用，以及建立在它们基础之上的计算机控制技术的迅猛发展，特别是网络技术的普及为进一步提高火力发电厂的自动化水平创造了有利条件。
现代大型火力发电厂，除了采用由分散控制系统(Distributed Control System，DCS)构成的用于控制机、电、炉运行的主控系统之外，还采用了很多主要由可编程序控制器PLC(Programmable Logic Controller)构成的辅控系统。辅控系统一般由上位部分(监控计算机等)、下位部分(PLC)和通信网络等几部分组成。唐山热电公司2×300MW机组所包含的辅控系统有11个，它们分别对燃煤、炉水、燃油、灰渣等火电机组的重要辅助系统进行控制。为了提高生产的自动化水平，为了保障现代大型发电机组主控系统更加安全可靠
一、辅助控制系统的网络设计原则
计算机的通信网络，是将地理位置不同且具有独立功能的多个计算机通过通信设备和线路连接起来，以功能完善的网络软件(网络协议、信息交换方式及网络操作系统等)实现数据传输及资源共享。
1.1 具有快速实时响应能力
用于火电厂生产过程控制的局域网具有良好的实时性，能及时传输现场过程信息和操作管理信息，一般工业控制局域网络的响应时间在0.01～1.5s范围之内。
1.2 具有恶劣环境的适应性
用于火电厂生产过程控制的局域网系统通常工作在恶劣的工业现场环境下，受到各种干扰，如电源干扰、电磁干扰、地电位差干扰、粉尘干扰等。为此，应采取各种相应技术措施(如光电隔离技术、整形滤波技术、信号调制解调技术等)克服各种干扰的影响，确保通信系统在恶劣环境下正常工作。
1.3 具有极高的可靠性
火电厂辅助控制系统的通信系统必须保持连续运行，否则系统的任何中断和故障都可能造成生产过程的中止或引起设备和人身事故。因此，用于工业控制过程的局域网络应具有极高的可靠性。通常，除在网络中采取各种有效的信号处理和传输技术，使通信误码率最大限度降低外，还采用了双网冗余方式，以进一步提高局域网络运行的可靠性。
二、辅助控制系统的网络结构
2.1 涉及到的辅助控制系统概述
唐山热电公司2×300MW机组辅控网涉及到的辅控系统有：锅炉吹灰系统、灰渣系统、电除尘系统、机组空调系统、凝结水精处理系统、燃油泵房控制系统、软化水处理系统、制氢系统、化学除盐水系统、输煤程控系统、废水处理系统等共11个辅控系统。辅控网总画面如图l所示。
辅控系统的上位机，主要指监控计算机(主流配置的工控机和高分辨率CRT)，采用Windows 2000等操作系统及Intellution公司的iFIX 3.O等组态软件；下位机，主要指PLC模块(主要采用Schneider公司Modicon Quantum系列产品和Allen Bradley公司的产品)，采用PLC厂家指定的组态软件，如concept 2.5等；通信网络由两部分组成：用于上位机与下位机之间通信的以太网(Ethernet)和用于PLC主站与从站之间通信的控制网(Control Network)，硬件主要有光纤、光纤收发器、RJ45网线、同轴电缆以及交换机等，为使上位机从下位机采集数据，上位机还要安装I／O驱动程序，如MBE、MBl等。
水系统控制网设在补给水处理车间的集中控制室，在锅炉补给水处理控制系统的基础上进行功能扩展，组成了一个小型对等网(Peer-to-Peer)，包括补给水处理系统、工业废水处理系统、制氢站和软化水处理系统，均由化学值班操作员统一监控。
输煤控制系统主站设在新建的输煤综合楼。按物理分散的原则，为节约控制电缆和安装材料，控制系统还设置几个远程分站，远程分站之间采用光纤通信。
灰控制点设在除尘电控楼内，包括除灰系统和除渣系统，除灰和除渣共设一套控制系统，由于
凝结水精处理系统、燃油泵房控制系统、空调系统相对较小都没有设远程站。上位机都设有与辅控网的通信接口，并且在辅控网的操作员站能够对上述这些系统进行远程监视和操作，从而这些系统能够实现无人职守。
2.2 网络拓扑结构
网络中各站点相互连接的方法和形式称为网络拓扑，拓扑图绘出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接。选择网络拓扑结构的主要依据就是看它能否满足系统的控制要求。根据前面所述火电厂辅助系统网络设计原则，唐山热电公司的辅控网采用了冗余的星形结构，即采用了2台中心交换机。星形结构是指各工作站和服务器均挂在一台交换机上。这种结构的最大优点是网络稳定性好，不会因为一台计算机的故障而影响整个网络通信。另外，此种网络结构的可扩充性也很好，要在网络中增加一台电脑，只需用网线将其连入交换机的一个RJ45槽口即可。当然此种结构也有缺点，一旦交换机
辅控网在集控室设有3个冗余操作员站和1个大屏幕操作员站及1台服务器。系统由光纤、交换机、服务器及工控机构成完整的监视控制系统，使用交换式以太网结构，使用冗余的100M以太网交换机和冗余通信接口连接辅助系统各站点。辅控网网络拓扑图如图2所示。
2.3 辅控网软件、硬件配置
辅控网采用当前的成熟网络结构和光交换机通信技术，辅控网各站点之间均采用高速工业Eth—ernet网络通信，速率为100Mbps，通信介质选用传输频带宽、传输距离远、抗干扰能力强的光纤。交换机采用国际知名品牌3Com的网络交换设备。3Corn Switch3300提供24个10／100M自适应RJ45端口和1个100M光纤接口，可扩展，可堆叠，提供更多的光纤或RJ45接口；支持虚拟局域网管理和冗余通讯连接；具有自适应技术；冗余电源和冗余背板连接，提供容错和高可靠性；网络内的所有交换机和网络连接均采用工作回路和备用回路的双网冗余连接方式，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。
辅控网操作员站及服务器配置Windows 2000 Server操作系统。辅控网监控组态软件采用iFIX 3.O(无限点版本)软件包(包括开发版和运行版)。
Intellution公司的iFIX 3.0是一套实现现场数据采集、过程可视化及过程监控功能的高性能的工业自动化软件。辅控网采用iFIX 3.O分布式数据库软件，实现辅助系统集中控制网络实时数据库的共享。服务器安装1套iFIX SCADA Server软件，专门用于采集各分系统实时数据，用于实时监控和管理。辅控网的操作员站配置有4套iFIX iClient软件，通过Client／Server方式访问辅助系统上位机或者服务器的数据库，实现对各辅控系统的监控和操作。
整个网络采用C／S访问形式，网络中每个节点都有指定的IP地址，选用TCP／IP通信协议，是目前最常用的一种通信协议，有很高的灵活性，支持任意规模的网络，使用这种协议可组成一个具有高效率、可互联性和可扩展性的网络。
三、数据采集方式
根据各辅控系统的不同特点，辅控网数据采集方式大体可以分为两种类型。
3.1 通过辅控系统上位机的网卡采集数据
辅控网通过辅控系统上位机网卡通信的系统有：锅炉吹灰装置、灰渣系统、机组空调系统、凝结水精处理系统、燃油泵房、输煤程控系统、废水处理等系统。
网络连接过程主要有以下几步：
①系统中各节点上位机HOSTS文件的修改。
要实现辅控网与上位机通信，辅控系统各节点上位机和辅控网操作员站必须修改操作系统的HOSTS文件。HOSTS文件提供了节点名和IP地址间的映射，该文本文件存放在本地节点上，在TCP／IP协议的网络中每个节点的HOSTS文件内容都应该是相同的。辅控网系统中每一块网卡都应有一个唯一的IP地址，这些IP地址在组建辅控网之初都应事先分配好，并保证这些地址都在同一域内，使用相同的工作组。
②iFIX的网络设置。首先进入系统配置，点击网络配置对
③画面的复制。将辅控系统各上位机的系统画面复制到辅控网操作员站Dynamics＼pic目录下。如果使用了标签组，也将标签组文件一同拷贝过来。这种数据采集方式的优点在于连接方式简单、成本低、故障判断也比较容易。但它也存在明显的缺点，一旦辅控系统上位机出现故障，辅控网就无法采集该辅控系统的数据，使该系统处于失控状态，所以这种方式一定要使用双通道、双网卡通信，保证通信的可靠性。
3.2 通过辅控系统下位机PLC通信模块采集数据
与辅控系统下位机PLC通信模块通信的系统有软化水系统和制氢系统，其具体连接方式如下：
①在系统上使用下位机组态软件修改PLC通信模块的地址，使它和辅控网其它节点的IP地址在同一网段，并在服务器上使用组态软件iFIX增加该系统的节点名。
②在辅控网的服务器上添加与辅控系统相适合的I／O驱动程序，在驱动程序中添加
③复制辅控系统上位机的所有画面到辅控网各个操作员站Dynamics＼pic目录下，同时，把画面各个脚本中的节点名都换成服务器的节点名称。
这种方式的优点在于系统的可靠性高，当辅控系统的上位机出现故障时，在辅控网上还能控制该系统。同时，还为辅控系统的上位机提供了一套热备份程序，在不考虑硬件成本时应优先采用这种方式。
四、结束语
通过实际运行的检验，我厂辅控网能够安全稳定地运行，说明网络软、硬件的配置是合理的，也进一步证明组建辅控网是实现各辅控系统统一协调控制的有效途径。网络技术的应用将给火电厂的生产过程带来一场新的革命，生产效率空前提高，为各种新技术的应用提供了一个可靠的平台，是发电技术走向现代化的重要基础。
