西门子 SCALANCE X在火力发电站控制系统的应用

行业特点
        工业以太网火力发电站中可以应用的领域较多，从厂级管理系统至主、辅机系统至就地执行设备的连接网络，都可以提出基于工业以太网的解决方案。一般一个新建电厂的自动化管理系统中，应包括：
 MIS厂级管理系统
 SIS生产实时信息系统
 DCS主机分散控制系统
 包含水、煤、灰三部分的辅机控制系统
 脱硫系统
 以及工业电视系统
       由于MIS厂级管理系统对数据实时性要求较低，较少涉及工业以太网解决方案。其他系统均可以使用工业以太网设备来构建通讯平台。依据不同系统对系统可用性需求的高低，可以采用不同拓扑结构类型的网络方案。统一的通讯平台更为工业电视与控制网络多网合一带来了可能性。
        火力发电站自动化控制中，以辅机控制系统的应用最为成熟，网络结构较为复杂。在此以一个典型的辅网系统的技术规范来举例说明:
       全厂辅控集中监控系统网络拓扑结构采用冗余星型网络结构，以光纤以太网作为信息传递和数据传输的媒体，中心交换机连接操作员站、数据库服务器、各控制系统及SIS等。
        水系统控制网络较为复杂，设立水系统网络控制中心。使用双星型冗余结构光纤以太网，通过以太网光纤交换机上的冗余通讯口连接本系统内各个程控系统，并通过冗余光纤接口连接全厂辅控集中监控网络，以实现在机炉集中控制室集中监视和控制。中心交换机连接操作员站、数据库服务器、各控制系统及全厂辅助车间集中监控系统等。水网各程控系统含：凝结水、工业废水、化水处理、循环水、制氢等系统其他系统连接使用双星型冗余结构光纤，通过冗余光纤接口连接全厂辅控集中监控网络，应包含：输煤程控、电除尘、除渣、空压站及其他系统。
　　交换机应是工业级设计，标准导轨按装，必须能够直接安装在控制柜内；所有交换机应具有高的防护等级、抗震、抗电磁干扰设计;所有交换机应能接受冗余供电；应能支持多种诊断功能，必须内置WEB服务器以及MIB数据库以方便网络管理和诊断；应能支持虚拟子网划分（VLAN），确保系统的安全性。
网络结构特点

　　根据需求，全网采用双星型网络拓扑结构，所有服务器、操作员站及PLC均分别连接至两个互为冗余的网络。双星型网络既通过双网满足了冗余需要，同时以星型拓扑结构保持了辅机网络所需的通讯层次结构。
由于全网特别是水网部分I/O点数量庞大，在水网控制中心使用SCALANCE X400系列交换机以千兆光纤接口上联，将分布式数据集中采集至水网服务器后上传至辅网中心。由于辅网与SIS系统在电厂信息系统规划上分属两个子网，且连接带宽要求较高。辅网控制中心使用SCALANCE X400系列交换机，以千兆接口连接SIS系统，并通过路由功能完成与SIS系统间网络的桥接。其他各子系统使用SCALANCE X200系列交换机，以光纤连接水网中心或辅网中心交换机，较复杂的子系统内部交换机以HSR冗余环形式连接，增强子系统内多个站点构成网络的可靠性。HSR冗余环保证在300ms内完成对故障断点的冗余保护。
　　以各子系统为单位通过VLAN，将系统间的控制信息隔离。确保操作员站访问权限限定在本系统，且在调试阶段隔离了设备故障造成的广播风暴。各交换机管理信息，可通过OPC server的方式集成在管理平台中，提供简便的维护方式。

方案利益
 双星型的冗余网络连接辅网中心及各个子系统
 水网设立控制中心，将水网各系统数据集中，逐级上传
 与SIS系统间安全的高速连接
 通过VLAN将各子系统安全隔离
 简便快捷的维护方式
 卡轨安装涉及、适合控制柜安装及恶劣环境。

　　通过工业以太网构建的辅机控制系统，将独立分散的控制系统连接起来，避免了“信息孤岛”现象。更加有效的将PLC+上位机的控制技术应用到电站辅机系统中，使整个系统安全可靠，方便的在上位机上对就地设备进行控制。从而避免了的诸如运行人力成本较高、难于管理、设备投资巨大等问题。实现了辅助车间集中控制，为全场自动控制集中监控提供了前提。开放的以太网平台，为辅机控制系统与其他系统的集成提供了方便，使“一网到底”、“多网合一”的解决方案提供了实现的可能性。