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    （重慶大唐石柱發電有限責任公司，重慶 409106）邊智勇

    （福建大唐寧德發電有限責任公司，福建 福安 355006）馮燚超
                                     
    邊智勇（1968-）男，河北張家口人，工程師，大學本科，電力系統及自動化專業，研究方向為熱控自動化，現就職于重慶大唐國際石柱發電有限責任公司，任工程設備部副部長。

    摘要：在當前的計算機控制技術、通訊及網絡技術已經相當成熟的背景下，火電廠輔控一體化模式成為了電廠發展的必然趨勢。本文從設備的控制方案和人員的管理模式這兩方面進行了分析和論述。將一體化和非一體化在投資成本、系統結構及運行維護等方面作了詳細的比較。在人員管理上主要討論了人員的編制問題和新員工培訓問題。最后提出了推行輔控一體化模式過程中需要注意的一些事項。

    關鍵詞：一體化；模式；輔控；投資成本；系統結構；運行維護；編制機

    Abstract: Nowadays, as the mature develop of computer-controlled technology,communication and network technology, the integration model of BOP in thermal power plant is an inevitable trend. The author analyses this trend from two aspects: Equipment control program and management model. The author makes deeply comparison between integration and non-integration on cost,system structure, operation and maintenance. On personnel management, the author discusses the issue of staff and new employee training. At last, the author presents reasonable proposals on implementing the integration model.

    Key words: Integration; model; BOP; cost; system structure; maintenance;organization

    隨著電力系統改革的進一步深入，保證設備優質高效的運行，提高勞動生產率，進一步提高經濟效益成了電廠發展的目標。火電廠輔助系統的自動化控制是全廠熱工控制的重要組成，其自動化水平直接影響全廠的自動化水平。因此，發電廠在對主設備技改及機組控制系統的DCS改造的同時，也加強了對輔助系統控制系統采用PLC技術的改造。但總體來看，各輔助車間控制系統互不聯系，與DCS間也鮮有通訊，形成多個自動化孤島，造成運行管理不便，人員浪費嚴重，生產效率不高，影響全廠自動化水平的進一步提高。在當前計算機控制技術、通訊及網絡技術已經相當成熟，將火電廠各輔助車間聯成一體，實現輔助系統的集中監控已非難事。新建機組可以在初步設計階段就對水、灰、煤PLC集中控制網絡及全廠輔助系統PLC集中控制網絡進行統一布線規劃，并提出相應的輔助系統PLC集中控制網絡布線規劃圖，其自動化水平也相應大大提高。而輔助系統的控制系統一體化方案應是新建機組的首選方案。

    筆者認為一個完整的輔控一體化模式應該包括兩個方面：一是設備的控制方案，二是人員的管理模式。下面將就這兩方面來進行分析和論述。

    1 輔控一體化控制方案的優勢

    現階段輔助系統的控制系統一體化，指的是全廠使用某種統一品牌的DCS或PLC，組成簡單實用的控制網絡，對本工程內的輔助系統進行全面監控。

    非一體化指的是，輔助系統采用分散的PLC（每個車間設置相對獨立的PLC）進行監控，然后通過網絡和工廠級SIS系統進行通訊。

    這兩種控制模式在實際中都有大量應用，都是可行的。只是在當前技術條件和當前新建電廠運行模式下，有著一些差別。

    本文將從以下三點進行比較：

    （1）投資成本；

    （2）系統結構；

    （3）運行維護。

    1.1 投資成本的比較

    當前用于電廠輔助系統的PLC系統，一般都選用雙機熱備CPU模式。這個特點就將各種品牌PLC的低價、低檔PLC系列排除在外。有些品牌的PLC只有使用最高檔的系列，如西門子只有S7-400系列才有雙機熱備配置。有些輔助車間點數很少，如果單獨配置高檔PLC會造成資源的極大浪費。

    如前所述，本工程輔助系統的控制系統都將和工廠級SIS通訊。這樣又導致每個分PLC控制系統要配置網絡模塊。網絡模塊的價格是很貴的，一般和PLC的控制器（CPU）的價格相當。而且為了滿足網絡冗余，還需要冗余配置，更加大了成本。

    在軟件方面，分散設置分批采購的PLC，其下位機軟件和組態軟件都是要另行購買的。軟件的價格也是相當昂貴的，而且一個操作員站就需要一套組態軟件（運行版或開發版）。當然，也有免費的軟件送給用戶，這些免費的軟件不是盜版就是有很多限制（比如過幾個小時要重新啟動），導致系統運行不穩定。

    對于不同的PLC系統，就要對相關運行、維護人員進行一番培訓。增加了運行、維護人員的培訓費用。

    總之，和采用分散的PLC控制系統相比較，如果采用DCS/PLC一體化模式，將這些輔助系統的控制系統作為DCS/PLC的分站或遠程I/O，將在以下部分節省投資：

    （1）硬件：可以根據系統的規模合理分配DPU(CPU)和I/O備用量，在點數很少的輔助車間設置遠程I/O，減少CPU的數量，避免資源浪費。分散PLC在常規電廠中的輸煤、除灰、化補水、廢水處理、加藥取樣、綜合水等系統都設置處理器(CPU)以及相配套的通訊模塊和操作員站。如果使用一體化DCS/PLC，這些地方的處理器（CPU/DPU）、通訊模塊和操作員站將減少30％～50％。

    硬件減少了，但是系統功能沒減少，而且還很容易將輔助系統集中為水、煤、灰3點監控，使全廠的控制系統層次更加清晰。

    （2）網絡：網絡通訊由成套商統一解決，避免了不同系統間的接口、協議轉換等費用；合理分配了系統網絡結構，避免不必要的網絡連接（未設置CPU的地方就沒必要設置與操作員站的網絡連接），因此和CPU的設置一樣，一體化配置可以相應節省30％～50％的操作員站網絡接口設備。

    （3）軟件：系統軟件要求廠家預裝（由于總合同額較高，軟件往往能夠免費贈送給用戶），不需另行購買，可以相對節省投資。另外，就算軟件需要購買，由于節省了CPU的配置，安裝在CPU和操作員站上的軟件也可以節省30％～50％左右。

    （4）培訓：由于使用統一的控制系統，培訓運行、維護人員的費用可以相對減少。

    （5）合同：如果一個合同的金額較大時，往往可以得到較高的折扣率，可以節省總體投資。

    在大家的印象中，DCS比PLC系統要貴。但是如果合理地設計和配置DCS控制系統，采用一體化DCS將會比分散設置的PLC系統在總體上減少投資。在實際工程設計中，目前也有已成功運行的DCS一體化的電廠模式，從實際運行中體現了上述的優點，統一了組態，統一了顯示畫面，特別還節約了投資。例如，在垞城電廠2×135MW循環流化床工程中，業主通過設備招標報價的方式比較一體化DCS和分散PLC這兩種方案，發現分散PLC的報價要比一體化DCS高出40％，最后該工程采用了一體化DCS控制輔助系統的方案。

    同樣，如果一個新建電廠采用一體化的DCS對輔助系統進行控制，將會進一步減少總體投資。

    1.2 系統結構的比較

    首先，正如上節所述，分散設置的PLC控制系統往往造成系統資源的浪費。比如燃油泵房系統，就幾十個I/O點，如果采用雙機熱備的PLC控制系統，至少浪費了90％的CPU資源。如果采用DCS遠程I/O模式，將這些點通過遠程I/O和公用系統的DPU連接起來，既達到了控制的目的，又充分利用了DPU的資源。

    采用DCS/PLC一體化方案，將精簡系統結構，加速系統運行效率，減少故障幾率，減輕維護工作量。

    另外，控制系統的好壞的物質基礎是硬件。硬件可以通過技術協議等手段控制在一定水平，所以這個問題不是很關鍵。控制系統好壞的另一個因素—軟件，往往是被忽視的重要因素。

    這里所說的軟件不是指購買的開發工具，而是指針對實際工程所編制的軟件。軟件編制需要大量工程經驗和技術積累，所以那些承接分散PLC系統的小型公司很難編制出功能齊全、簡單實用的軟件，對系統運行造成不小麻煩。而且每個系統的程序編制軟件和軟件格式都會不一樣，給將來的系統軟件維護和程序修改帶來的極大不便。

    相反，那些有實力、有業績承包整個輔助系統控制的大公司，特別是知名的DCS廠家，他們作出的軟件都經受過實際的考驗，能夠充分發揮硬件的功能，完成預定的生產過程自動控制。

    1.3 運行維護的比較

    首先，在硬件上，非一體化系統必然造成硬件的多樣性，網絡的不一致性。這樣也就必然導致系統運行的復雜性和故障的高幾率。

    其次，在軟件上，非一體化系統必然導致邏輯程序的多樣性。也就是說用來編寫邏輯程序的軟件必然不同，每個系統都需要有專人熟悉其程序操作和程序內容。非一體化系統還可能導致組態軟件的不一致性，可能導致更大的維護工作量。

    最后，非一體化系統將導致電廠需要為每個不同的控制系統培訓出一套運行維護人員。相反，如果使用DCS一體化控制模式：

    （1）全廠的控制系統硬件基本一致，備品備件數量和種類將大為減少，系統結構簡單、穩定，減少故障發生率。

    （2）在培訓運行、維護人員時，所需培訓的硬件、軟件種類單一。這些人員可以一起，也可以通過技術骨干熟悉系統的硬件和軟件。不同系統的運行人員可以將主要精力投入對系統的了解和控制中。而全廠維護人員的工作量將得到簡化。

    （3）提高系統控制水平，節約設備投資費用。

    以上通過對輔控系統一體化控制方案在投資成本、系統結構、運行維護等方面的比較分析，我們得出這樣的結論：在目前的技術條件和運行環境下，采用DCS/PLC一體化控制必將在電廠建設、運行和維護上帶來很多便利和實惠。

    2 輔控一體化的運行管理模式

    在設備方面確定了輔控一體化控制的方案后，就要確立人員方面的管理模式。這里所說的人員主要是指輔機集控運行人員。

    2.1 輔機集控運行人員的編制問題

    經過調研，筆者認為推行輔控一體化模式，對于運行工作主要是輔機集控運行人員的編制問題，也就是用什么樣的人的問題，各單位反饋有三種用人方式：一是輔機集控運行人員都使用正式員工；二是輔控室主操運行人員采用正式員工、下面的巡操采用或部分采用外委承包單位人員；三是輔機集控運行人員全部使用承包單位人員。

    第一種用人方式，各電廠定員將增加，優點是可以選取同主控運行人員一樣的高素質人才。由于對正式員工十分了解，便于管理，不存在協調矛盾，可以有針對性地開展選拔、培訓工作，但人工成本可能會增加。

    第二種用人方式，各電廠只增加部分定員，優點是可以選取同主控運行一樣高素質人才，對于人員培訓和選拔有利，而且人工成本增加不多；但對于輔機巡操人員的選拔和培訓，難度將加大，同樣輔機巡操人員待遇必然提高、人工成本可能會增加，并且存在人員流失的可能性。

    同時，這里面有一個“人員混崗”的問題，即不同身份的人員在同樣崗位工作。

    第三種用人方式，一方面可以減少外圍承包單位用人數量，另一方面這些輔控人員待遇也要相應提高，但與主控人員待遇差距的定位需要認真考慮（也類似于人員混崗的情況）。鑒于目前外委單位人員素質現狀，人員培訓和選拔的難度很大，而且同樣存在人員流失的可能。

    人員的混崗問題，輔機系統集控人員若是由業主方人員承擔的話，從運行人員的培訓及選拔上來說難度會小一些，但是在輔機系統進行某些操作的時候，可能會發生輔機集控人員與外委項目部人員共同從事某項操作的情況，這與不準人員混崗的規定相悖。

    2.2 輔機集控運行人員和主機集控人員之間的關系

    筆者認為作為新建項目，設計階段就有輔控網，在建設階段初期就要確立全方位的集控運行理念（就是我們經常說的“大集控”）。本著“大集控”的理念，建議主機以及輔助車間的運行工作全部由主業人員操作，包括巡操人員。新建電廠一般按單元配置，所有的輔控系統全部集中在同一個控制室，同一運行人員可以根據需要操作不同的系統或是不同專業的設備。輔控運行人員和主機運行人員沒有區別，要求運行人員必須全面了解、全面掌握各類系統的操作。運行人員可全面掌握與機組相關的輔助系統狀況，便于相互聯系，運行人員便于與現場巡檢人員聯系，但對集控運行人員要求較高，要對各類系統操作非常熟悉。

    2.3 人員的培訓

    由于對集控運行人員要求較高，前期的培訓工作就顯得非常重要。新建項目在人員培訓工作上，培訓時間相對充裕，可以借鑒的外部條件較好，可以圍繞“大集控”的戰略目標制定周密的培訓計劃。但也存在一些問題，就是有著運行經驗的老員工嚴重缺乏，這在以后建設安裝調試直至投運的過程中存在嚴重的隱患，另外新員工培訓努力的方向不明確，動力不足。因此須在輪訓后，有針對性的對新員工進行重點培訓，要讓大家知道他們以后是全能、全方位的集控運行值班員，增加激勵機制，另外輔網控制的維護人員也在這些新員工中，所以要及時調整新員工的崗位，讓他們有重點地學習有關知識，為現場的建設多積累經驗。

    2.4 推行輔控一體化模式的注意事項

    （1）在安裝調試階段集控運行人員就要跟蹤到“水”、“煤”、“灰”、“脫硫”系統的各個輔控車間，實施對系統設備的操作(當然這個時期電建是操作主體，運行主要是輔助方)，熟悉各系統的運行操作規程和注意事項。

    （2）建議到整體試運階段就施行全方位的集控運行，以便運行人員及早適應。

    （3）在調試初期就開始著手編制輔控運行規程，一旦轉入全方位的集控運行時便于運行人員按照規程進行操作。

    （4）對于輔控網的設備管理和軟件管理要求熱控維護人員做到和主機DCS系統一樣的管理要求，制定專門的輔控網DCS控制系統管理制度，并在輔控網的邏輯軟件的編程組態過程中派專人進行跟蹤監督，對軟件的使用要求做到和主機DCS控制系統一樣，防止病毒滋生在輔控網DCS控制系統中，進而影響到主機系統的安全運行。

    （5）輔控網集控室操作員站、就地操作員站應注意權限的管理與設置，既要保證控制、監視、報警功能的正常，又要防止過度授權導致的不同工藝系統操作員站之間的誤操。

    3 結語

    輔控一體化控制能為實現“大集控”理念打下非常好的基礎。而在實現“大集控”的同時也將充分體現輔控一體化控制的優勢。應該將新建火電廠輔控一體化模式放在“大集控”這樣一個戰略背景下來實施。同時從設備管理和人員管理等方面全方位地進行設計規劃。這樣才能最大程度地提高全廠自動化水平，提高生產勞動的效率，從而更好地提高電廠的經濟效益。

    摘自《自動化博覽》2010年第四期