應用背景
中電投吉林松花江發(fā)電廠規(guī)劃容量為85萬千瓦。于1999年開始建設一期工程，安裝3臺額定蒸發(fā)量為360t/h的煤粉鍋爐，安裝2臺額定發(fā)電量為125MW雙抽式汽輪發(fā)電機組。每小時供300噸工業(yè)蒸汽，城市居民集中供熱550萬平方米以上的能力。截至2006年9月底，吉林松花江熱電廠累計發(fā)電49.7億千萬時，供熱489.6萬吉焦（工業(yè)蒸汽201.6萬吉焦，集中供熱288萬吉焦），實現稅收上億元。投產以來，2006年首次實現盈利，企業(yè)生產經營步入了良性循環(huán)的階段。2006年10月，吉林松花江熱電廠二期擴建工程開始籌建，二期擴建工程計劃建設2臺300MW機組，配裝2臺1000T/H鍋爐，爭取在“十一五”內開工建設，屆時將達到年供電量31億千瓦時，供熱600萬吉焦。
客戶需求
中電投吉林松花江發(fā)電廠一期工程中輸煤程控控制系統使用的是GE 智能平臺的90-30 MaxON冗余控制系統，現場I/O系統使用的是Filed Control I/O系統，中央控制室操作員人機界面使用的是Wonderware InTouch軟件。該90-30 MaxON冗余控制系統是基于90-30硬件平臺組建的冗余控制系統，在上世紀末具有很高的先進性。隨著科技的發(fā)展和需求的不斷增加，其使用的局限性也體現出來。
在二期工程中的輸煤程控控制系統建設時，客戶立足于盡量減少投資，盡量利用一期已有的系統，因此需要把一期和二期的控制系統結合起來，由一套冗余控制器實現控制，保留一期系統的I/O系統，新建二期系統的I/O系統。這樣用戶可以減少投資，同時也實現的對一期系統的升級。且二期系統建設時，應保證一期系統的正常運行，控制系統的升級只能允許在電廠有限的檢修期內完成。
由于時間的緊迫，客戶不僅僅需要可靠的控制系統產品，更需要易于掌握、集成、擴展、技術先進的控制系統，同時該系統易于升級，能夠兼容老的系統，且該系統也易于維護，以降低后期的運行成本。同時客戶也提出了要求，中央控制室操作員人機界面繼續(xù)使用Wonderware InTouch軟件。在保證系統功能的前提下，希望平臺提供商能夠提供較為經濟的系統軟件解決方案。
解決方案
為了滿足客戶的需求，需要一套可靠性高、易于操作、維護方便、性價比高的一套自動化控制系統；同時也需要一套能夠兼容90-30 MaxON冗余控制系統程序和現場遠程I/O系統、易于升級的自動化控制系統。結合GE 智能平臺的先進控制器產品的特點，GE 智能平臺沈陽辦事處的技術人員積極同該項目的系統集成商－－沈陽鷺島電氣責任有限公司的的技術負責人員進行技術交流和溝通，最終給出了一套適合于用戶需求的自動化控制系統解決方案。
本輸煤程控系統中共實現以了下設備的自動化監(jiān)視和控制：皮帶運輸機 26臺、葉輪給煤機4臺、環(huán)式給煤機 2臺、犁煤器68臺、帶式除鐵器4臺、盤式除鐵器4臺、環(huán)錘式碎煤機 2臺、滾軸篩機 2臺、清箅破碎機4臺、電子皮帶秤4臺、斗輪機 2臺。
根據輸煤程控工藝流程和該廠的設備布局結構，控系統主要分為三個層次。這三層次是上位機監(jiān)控平臺層、現場設備控制層及I/O網絡層。這三個層次分別使用了Wonderware InTouch軟件、RX7i 高性能冗余控制器及Field Control遠程I/O系統和VersaMax 遠程I/O系統來實現控制。系統結構圖可以參見圖1所示。
圖1系統結構圖
1、上位機監(jiān)控平臺層
上位機監(jiān)控平臺層通過以太網和RX7i 高性能冗余控制器進行通訊。工業(yè)以太網以其特有的低成本，高實效，高擴展性及高智能的魅力，吸引著越來越多的制造業(yè)的廠商。
GE 智能平臺 自動化產品很好地支持工業(yè)以太網通訊，可以用于控制層設備之間、控制層與遠程I/O 之間、控制層與人機界面HMI/觸摸屏之間的通訊。GE 智能平臺工業(yè)以太網通訊產品支持以下工業(yè)以太網協議：
• SRTP TCP/IP 協議
• EGD 協議
• Modbus TCP/IP 協議
在本列應用中，Wonderware InTouch軟件主要采用SRTP TCP/IP 協議和RX7i 高性能冗余控制器進行通訊。SRTP TCP/IP 協議，即Service Request Transport Protocol，其基于Client/Server 結構、Request/Reply 方式進行以太網通訊，Client 對Server 發(fā)出讀/寫數據Request，Server 對Client 返回相應Reply。SRTP TCP/IP 協議可以用于GE 智能平臺產品的控制器間數據通訊、編程組態(tài)下載、控制器與HMI通訊等。
SRTP TCP/IP 協議支持通用型的Hub、Switch、Router產品。
圖2 輸煤程控主控畫面
圖3 流程選擇畫面
2、RX7i 高性能、先進控制冗余控制器及其Field Control遠程I/O系統和VersaMax 遠程I/O系統遠程I/O系統。
作為GE 智能平臺新一代的過程自動化控制器，PAC系統在操作系統之上設計了一個通用的、適合于多平臺的(包括硬件平臺和操作系統平臺)、便于移植的、輕便的控制引擎(control engine)，集成了包括邏輯控制、運動控制、過程控制和人機界面在內的多領域解決方案，從而保證使用PAC系統的用戶可以使其編制的應用程序獲得最大的應用收益，并且還可以方便地優(yōu)化其自動化平臺，從而不需重新設計整個系統，就可以不斷獲得越升的系統性能。
此外,GE智能平臺的RX7i控制系統還具有以下的應用優(yōu)點：標配Intel Pentium CPU處理器，CPU內部集成10M或64M用戶內存,應用標準的工業(yè)VEM64總線標準，使用9或18槽PCI機架，底板速度提高到126M。使用VEM64總線底板來支持高速數據傳輸率，支持標準底板使第三方可以方便的開發(fā)I/O、通信、動作控制、可視和其它模塊。
圖4配煤畫面
VersaMax PLC是一種更易于使用、價格合理、性能卓越的PLC。VersaMax提供了廣泛的I/O模塊、電源模塊和通訊模塊。通訊支持TCP/IP以太網、Profibus DP、DeviceNet和Modbus RTU協議。模塊具有帶電熱插拔功能。多種類型的底座和接插式端子提供了接線的靈活性。
Field ControlI/O系統是GE 智能平臺給用戶提供的一種經濟型I/O。其特點是堅固、耐用、體積小。由于電子元器件的供應原因，該I/O已經停產，并由VersaMax I/O模塊、電源模塊和通訊模塊進行全面替換。換句話說，Field ControlI/O系統可以直接升級到VersaMax I/O系統。
3、GENIUS現場總線網絡。
Genius網絡是GE 智能平臺IP 于1985 年開發(fā)并引入到工業(yè)控制領域的一種工業(yè)現場總線。Genius 網絡協議是GE 智能平臺專有的令牌通訊協議。Genius 網絡以其安全、快速的特性廣泛適用于制造業(yè)自動化、流程工業(yè)自動化等其他領域自動化。迄今為止，已有許多第三方的公司、廠家開發(fā)出了在許多場合支持Genius 網絡的兼容設備，這一切使Genius網絡有著無窮的潛力和巨大的靈活性。
Genius總線是一個對等、令牌網絡，一條網絡最多可有32 個站點，如果需要更多的站點， 可以再增加Genius 總線控制器（GBC）來解決。該網絡具有很高的網絡吞吐率，衡量一個網絡，最終是以網絡的吞吐率來決定數據的更新率的，而不是簡單地以網絡的速率來決定。由于Genius 網絡采用頻移鍵控調制技術（FSK），可以有效地防止工業(yè)現場的各種干擾。
Genius 網絡具有良好的實時性，可以用于控制大量的現場I/O 設備。 Genius網絡支持廣播方式通訊，廣播方式通訊的效率要遠高于報文方式通訊，同時，使用廣播方式通訊在組態(tài)時更簡單，無需編程。該網絡具有極大的靈活性，同時支持控制器之間以及控制器和遠程I/O 之間的通訊。Genius網絡的傳輸介質可以采用屏蔽雙絞線、光纖或MODEM。網絡拓撲結構是總線型拓撲結構。控制器和節(jié)點設備以菊花鏈的形式連接起來，在網絡的兩端有終端電阻。終端電阻的選擇取決于所采用的電纜，分為：75 歐姆、 100 歐姆、120 歐姆或150 歐姆。在無中繼的情況下Genius 網絡的電器通訊距離是2300米。
該項目有于新建系統和老系統間的分布范圍較廣、距離較遠，所以Genius網絡采用光纖和屏蔽雙絞線做為傳輸介質。并在網絡中使用了Genius網絡專用光電轉換模塊。
實施結果
通過與GE 智能平臺的合作，由于控制器產品的可靠性和穩(wěn)定性，以及硬件產品的易于使用性、好的升級兼容行，縮短了項目開發(fā)周期，節(jié)約了項目實施成本，該項目一期已于2010年12月中旬投產，提高了工廠運行效益，受到了最終用戶的好評。
