输煤控制系统通信网络冗余改造及优化

刘 哲



输煤控制系统通信网络冗余改造及优化

刘 哲

南京华得瑞科技有限责任公司，江苏 南京 210015

描述了某电厂输煤控制系统网络为单网方式，为提高可靠性，通过技术改造把网络改为冗余网络方式，提高了设备运行的可靠性，保证了机组的稳定运行。

控制系统；单网；冗余网络

1 概述

华能长春热电厂输煤程控系统通信网络拓扑结构为ControlNet冗余双网加Profibus单网方式，如图1所示，在中控室PLC控制柜内，ControlNet冗余双网通过MVI网关转换为Profibus单网，Profibus单网以现场总线的方式连接现场各个远程站。这种网络拓扑方式存在一个缺点，如果Profibus单网中有一个站点通信中断，例如碎煤机室远程站与MVI网关之间的Profibus单网断开，则下游T3转运站与煤仓间站的通信也随之中断，导致中控室无法监控这三个远程站的设备，影响输煤系统的整体安全运行[1]。为了避免上述情况的发生，需要对现有的网络拓扑结构进行改造，把ControlNet冗余双网结构延伸到现场每一个远程站，在远程站内部再把ControlNet冗余双网转换为PROFIBUS单网，如图2所示。这种结构方式采用了ControlNet冗余双网结构，当在ControlNet主网络出现故障时可及时无扰地切换到备用个网络运行，网络的安全性提高了10倍，使输煤系统的运行安全、稳定、可靠，具有非常重要的意义。为了实现图2所示的网络结构，需要对原输煤程控系统的通信网络进行硬件改造、软件重编及安装调试等工作，下面进行详细阐述。

2 硬件改造

硬件改造包括新增通信设备MVI及其附件、ControlNet电缆，通信设备位置分布。改造完成后的设备清单见附件。

图1 系统通信网络结构拓扑图（单网）

图2 系统通信网络结构拓扑图（双网）

2.1 新增通信设备MVI

在原网络结构中，共有2套MVI通信设备，改造后，现场5个远程站每个站都需要1套MVI通信设备，因此需要再增加3套MVI通信设备，新增的3套MVI通信设备与原MVI通信设备相同[2]。

2.2 ControlNet电缆

在原网络结构中，ControlNet冗余双网在中控室控制柜内，每条网络长度不超过5 m，改造过后，ControlNet冗余双网延伸至每个远程站，长度大大增加，因此需要计算采用ControlNet同轴电缆能否满足这么远的距离要求。

标准RG6屏蔽电缆的最大允许长度为1000 m，带两个分接器，每附加一个分接器，最大总长度减少16.3m，如图3所示。

图3 ControlNet同轴电缆

图4 现场各远程站间距离

2.3 通信设备位置分布

原2套MVI通信设备分别安装到T1转运站和T2转运站，新增3套MVI通信设备分别安装到碎煤机室、T3转运站和煤仓间。MVI通信设备之间通过ControlNet冗余双网连接。

3 软件重编

网络硬件设备发生了更改，软件程序中的硬件组态、网络组态及相关程序需要重新编写，以对应实际的硬件设备。

3.1 硬件组态

改造后新增加了硬件设备，在程序中需要把它们添加进新的硬件组态中，并进行相应的配置、编译、下装，使程序能够认识新增加的设备，新增设备能正常工作[4]。

3.2 网络组态

改造后，网络拓扑结构发生了改变，需要采用网络组态软件对的网络结构进行重新组态，使软件中的网络拓扑结构与实际的网络拓扑结构一致；还需要采用网络协议转换软件对新增MVI通信设备进行正确配置，这样才能建立起能够无扰切换的ControlNet冗余双网，达到此次改造的目的。

3.3 程序编写

在上述与网络硬件相关组态完成后，硬件网络设备可以正常运行，网络可以无扰切换，但这些网络设备相关的程序也需要进行重新编写，以对应变化了的网络环境，才能保证输煤系统的安全稳定运行[5]。

4 安装调试

安装调试工作包括设备安装和配线、电缆敷设、设备上电调试、软件调试等工作。

4.1 设备安装和配线

设备安装主要为通信设备MVI的安装，需要把中央控制室PLC柜内的2套设备拆下来，安装到T1转运站和T2转运站，新增3套安装到其余三个远程站，安装结束后还有给这5套通信设备配电源线，网络线。

4.2 电缆敷设

电缆敷设指中控室及各远程站之间的ControlNet 同轴电缆的敷设，需要走桥架、电缆井及穿管等工作，此项工作耗费大量的人力与时间，工程量大[6]。

4.3 设备上电调试

上述两项工作完成后，就可对设备进行上电调试，因各个站间距离较远，此项工作只能逐个站分别进行，依次调试好每个站，调试好一个联网一个。当所有站调试完成时，冗余双网也就建立起来了，此时还要进行切换实验，验证是否达到预期效果。此项工作将耗费较多时间[7]。

4.4 软件调试

软件调试工作主要是对重新安装的硬件及网络组态、修改的相关程序进行正确性验证，以确定是否达到改造的预期效果，保证输煤系统更加安全、稳定和可靠的工作[8]。

[1]肖澄中.火电站输煤控制系统的优化设计研究[J].电子技术与软件工程，2015（22）：154.

[2]郭正林，李国锋.发电厂输煤系统叶轮给煤机无动力除尘器改造优化[J].中国电力教育，2012（24）：148-149.

[3]乔德晖，张克飞，尹金梅.改造输煤系统优化运行方式[J].煤质技术，2011（2）：60-62.

[4]马建勇.关于2×300 MW机组输煤系统优化设计与改造探讨[J].华东科技：学术版，2016（4）：12.

[5]凌启鑫，林睦仁.可编程序控制器热备用系统的电源冗余改造[J].电世界，2013，54（2）：33.

[6]陈龙.西门子PLC冗余系统在输煤程控系统中的应用[J].中国科技博览，2014（41）：243.

[7]曹俊敏，孟祥群，唐厚君.单个CAN控制器的双总线冗余网络实现[J].微处理机，2007，28（4）：29-31.

[8]漆光平，孙鹏，李光杰.基于桥接模式的双网络重复使用运载器控制系统冗余技术[J].航天控制，2012，30（2）：89-95.

Redundant Transformation and Optimization of the Communication Network Control System of Coal

Liu Zhe

Nanjing Hua Derui Technology Co., Ltd., Jiangsu Nanjing 210015

This paper describes a power plant coal handling control system network single network. In order to improve the reliability, through technical transformation to the redundant network network, improves the reliability of the equipment running and guarantee the stable operation of the unit.

control system; single network; redundant network

TD634;TP273

A

1009-6434（2016）08-0025-03