核電站輔助車間PLC控制系統網絡技術方案探討

　　可編程控制器（PLC）以其可靠、方便的特點在電廠應用中取得了良好的效果，其*的可靠性、豐富的控制功能和對運行操作的簡化，極大的提高了電廠的運行、管理水平。合理的按工藝系統或地理位置設計控制系統或控制點，實現全CRT監控，提高系統運行安全性和經濟性，但這些并沒有充分發揮計算機控制的優勢，各控制系統的監控*相互獨立，沒有充分的考慮資源的共享，造成浪費。同時，輔助車間的控制方式為車間集中控制方式，各輔助車間都設有控制室，運行管理不能集中，從而造成人力、物力資源的浪費。
　　
　　一、輔助車間集中控制方案的可行性
　　
　　1.1工藝系統和設備
　　
　　控制點合并不僅是控制部分單方面的問題，它和工藝系統運行中的機械設備是否能滿足控制要求有著密切的關系，換句話說，工藝系統提供的條件（例如工藝系統盡可能簡化和選用可控性好的設備等）是合并的前提，只有工藝系統設計提供一定的條件，控制系統或控制點的合并才能達到令人滿意的效果。
　　
　　1.2工藝設備的可控性
　　
　　對于工藝系統中需要經常控制的機械設備，必須滿足遠方控制的要求，選擇可控性好的設備是保證控制系統正常運行的主要條件之一。從近幾年投產的工程情況來看，許多系統中被控設備可控性較好，反饋信息可靠，可以保證滿足遠方控制或程控要求，這為控制系統或控制點的合并創造了條件。
　　
　　1.3目前程控投運情況
　　
　　目前核電廠輔助車間中，均采用程控，不需要運行人員現場操作，僅定期巡視，這些系統的運行已有成熟的經驗，實現集中并自動控制是沒有問題的。這也為合并提供了良好的條件。
　　
　　1.4專業協作
　　
　　在控制點合并后，一些現場無固定人員值班的車間需要定時巡視，如果與各工藝專業加強配合，在總平面布置時，考慮各相關工藝設備布置相對集中，巡視就比較方便，那么合并的效果就更好。
　　
　　1.5控制系統集成商的可行性
　　
　　近年來主要輔助車間的程序控制基本上均由PLC實現，程控廠家具有豐富的工程經驗，可確保有關輔助車間的程序控制投入自動，為實現集中監控創造條件。
　　
　　1.6工藝設備的成套供貨范圍
　　
　　目前，許多機械設備在供貨時都采取機電一體化方式，但所供設備存在較大問題，如：控制回路的設計不完善，有些電動機或電動門的控制回路中只考慮了設備本體的聯鎖保護要求，而未考慮工藝系統的要求，控制裝置沒留接口，修改難以實現；許多控制裝置未考慮遠方操作的接口等。大多數機械設備廠配供的控制裝置在設備選擇上存在很大問題，所選儀表和電氣元件質量差，可靠性低。這對于系統的安全運行有相當大的影響，尤其對于現場無人值班的系統。
　　
　　這些問題都將直接影響控制系統或控制點的合并，目前核電站已考慮和采取了提高輔助車間控制水平的措施，如：海水淡化處理、除鹽水處理、凝結水精處理、加藥系統、廢水及污水處理等較復雜或操作設備較多的輔助系統均采用PLC+CRT站的監控方式。汽水分析也用計算機（數據采集系統）代替原來的常規二次儀表。根據自動化裝置和控制系統的發展趨勢，近年來，熱工自動化技術得到了迅速發展，通訊和網絡技術的應用，各控制系統軟硬件的可靠性、穩定性不斷提高，同時電站設備的可控性、可靠性也不斷提高，這一切為實施核電站輔助車間集中控制創造有利條件。這就要求在工程的設計中，對于就地設備和控制系統由設計院統一設計，設備制造廠或工藝專業配合提出控制要求，以保證配供的設備滿足工程要求。
　　
　　二、輔助車間集中控制方案
　　
　　核電廠輔助系統和輔助車間有：除鹽水生產系統（SDA）、凝結水精處理系統（ATE）、化學加藥系統（SIR）、汽水取樣及分析系統（SIT）、電站污水處理系統（SEO）、工業廢水收集和處理系統（SEH、SEK、SEL、SRE等）、氫氣生產與分配系統（SHY）、制氯系統、通風系統（DWN、DVM、DWA、DWG等）、空壓站（SAP）、循環水泵房。
　　
　　取消各系統的單一控制室，將所有輔助控制集中在一個控制室內，目前需在核電站初步設計時進行全面考慮，從而縮減集控室的面積。
　　
　　化水系統設置一套獨立的控制系統，安裝在化水電子設備間，考慮到電廠水處理系統的物理分布，在綜合泵房、汽水取樣及分析室、廢水及污水處理系統等處設置若干個遠程I/O站。
　　
　　通風系統設置1套獨立的控制系統，對整個通風系統進行集中監控，在空壓機房、各個通風系統等處設置若干遠程I/O站。
　　
　　通過冗余的控制網絡連接到操作站、工程師站和現場控制站，使運行人員通過操作站對整個電廠的輔機系統進行集中監控。并通過KNS（核電廠實時信息監控系統）向電廠管理層直接提供有效的實時生產管理信息，實現率的生產管理。
　　
　　通過控制系統和控制點的合并，設置遠程I/O站，降低控制系統軟件和硬件的投資，同時節省大量電纜、安裝材料和施工費用，還可達到減員的效果。
　　
　　三、輔助車間集中控制系統方案的選擇
　　
　　3.1輔控網系統網絡基本結構
　　
　　輔助車間監控網采用冗余光纖星型以太網絡，網絡設備（交換機和服務器）和網絡介質均采用冗余配置，以保證可靠性。zui上層的集中監控點設在機組單元控制室。輔助車間下層控制網絡可以有3-4個輔助監控點，將全廠的輔助控制系統分別集中在通風控制系統、水網點控制系等幾個控制點，也可按就近原則確定輔助控制點，以方便調試及系統故障時使用。
　　
　　3.2網絡架構和交換機
　　
　　一般為主干網和子網兩層星型冗余架構。主干交換機選用工業級千兆交換機，與服務器之間用千兆光口相連，與其它設備（上位機、PLC等）可用百兆光口相連。下層單個控制系統可采用百兆冗余交換機配置，盡可能采用光口配置。交換機配備雙電源輸入口，應提供兩路供電。交換機、光電轉換器應以端子接線方式提供電源。
　　
　　3.3輔控網上位機配置
　　
　　各子系統上位人機界面軟件風格要求統一。輔控網層上位機視各廠具體情況一般配置2-3臺。輔控網層上位機通過網絡直接與服務器通訊讀寫數據。
　　
　　3.4底層控制系統
　　
　　PLC選用統一品牌，根據所處系統的大小及重要程度選擇不同的系列，配置足夠數量的控制器，以滿足控制性能的要求。重要的控制系統采用雙機熱備系統，PLC遠程站間采用雙網結構，與輔控網相連的PLC以太網通訊模板應冗余配置。
　　
　　四、總結
　　
　　通過上述分析論證，實現核電廠輔助控制系統的聯網及集中控制是可行的，而且能夠為新建機組減少資金投入、降低工程造價、可實現zui大限度的減員增效，同時可與KNS（核電廠實時信息監控系統）系統聯網，適應了現代化管理的需要。