陕西韩城电厂输煤控制系统数据治理实施方案

石静波

摘 要：本文对陕西韩城第二发电厂输煤控制系统优化的方案和实施进行了详细描述，着重阐述了如何对罗克韦尔自动化 LOGIX平台的CONTROLNET网络进行网络优化数据治理，平衡控制系统Load，进行柔性负载均衡，同时对其他电厂的相关技术人员有一定的参考作用。

关键词： 输煤控制系统；罗克韦尔自动化LOGIX平台；网络优化

Abstract: According to the current situation of coal handling control system of HANCHENG power plant, the author describes the CONTROLNET network optimization scheme and implementation, especially how to optimize CONTROLNET network traffic, decrease system overhead and balance network load, which will also contribute to the other staffs in power plants.

Key words:Coal Handling Control System, ROCKWELL LOGIX PLC, Network Traffic Optimization                                

1  陕西韩城电厂输煤系统Coal Handling System简介

陕西韩城电厂（4X600MW）Coal Handling System（以下简称输煤系统）由PLC系统和上位机系统组成。PLC系统采用罗克韦尔自动化的Logix 1756系列PLC，CPU采用L61，整个PLC系统由一个主站和七个远程I/O站组成，主站和远程站通过CONTROLNET适配器1756-CNBR（以下简称CNBR）组成现场层的ControlNet控制网（以下简称ControlNet网络）， CPU采用双机热备工作方式，通过冗余的ControlNet网络实现主站与从站的通讯，输煤控制部分设备包括了卸煤、上煤、配煤、除尘、除铁、水冲洗、工业电视等；上位机系统采用罗克韦尔自动化的RSVIEW32 SCADA软件，通过100M/S的工业Ethernet访问PLC系统主机。

2输煤系统Coal Handling System存在的问题探讨

韩城电厂Coal Handling System最初的PLC系统控制网CONTROLNET节点8个，2005

年8月投运，投运后系统指标均处在正常的范围内，系统运行良好。2006年系统扩建，增加了2个远程站，使得整个系统的远程I/O站数量增加到7个，CONTROLNET节点数量增加到了14个，再次投运后输煤系统存在着以下问题：

①上位机实时数据刷新速度慢：上位机的数据刷新速率设为1S，新增远程I/O站后，数据在上位机的刷新远远达不到1S，特别是模拟量，数据基本不刷新；

②上位机执行指令速度慢：新增远程I/O站后，运行人员通过键盘、鼠标等手段发出的操作指令一般在3-4秒后方被执行，而且，上位机画面切换时间一般都在4S左右；

③PLC主机的CPU占用率高：新增远程I/O站后，PLC系统主机的CPU占用率也达到了70%上下，主机处理IO速度明显降低；

④控制层CONTROLNET网络通讯模块1756-CNBR的CPU占用率高：新增远程I/O站后，远程I/O站的CNBR的CPU占用率普遍都在60%上下，而主站热备机架上的CNBR模块的CPU占用率更是达到了80%。

3输煤程控系统网络优化数据治理方案

3.1PLC系统网络结构优化方案：

PLC系统网络结构优化方案是①在热备机架上各增加2块CNBR，②在网关机架增加1块CNBR来做网络流量的均衡。根据系统的功能，一个大的网络被分成了①卸煤线②上煤线和③上位机通讯三个部分。其中，①卸煤线流程为：卸煤机－（C0…C5）－斗轮机－煤场。这一流程中，卸煤机首先将煤从车厢上卸到皮带上，再由斗轮机堆到储运煤厂。这部分包含的CONTROLNET节点为8个；②上煤线的流程为：斗轮机－（C5…C6）－辊轴筛－碎煤机－（C7…C10）－原煤仓，这一部分是将煤从储运煤厂通过皮带的层层转接最终送到电厂的原煤仓，这部分的CNBR节点为11个；而③上位机通讯部分由网关机架的2块CNBR和热备机架的2块CNBR共同组成，这部分的CNBR节点数量为4个，专门用来分离上位机和PLC的通讯产生的CONTROLNET网络流量。

3.2上位机系统访问方式优化方案：

上位机系统访问方式优化方案是通过增加一台上位机专门用于电厂辅控网对Coal Handling System的访问，隔离辅控网I/O SERVER和Coal Handling System PLC主机。

上位机系统优化前，Coal Handling System设置有两台上位PC机，一台为ENGINEER STATION，另一台为OPERATOR STATION，这两台上位机同时通过PLC主机提供的OPC服务访问PLC 主机，辅控网的I/O SERVER也是作为PLC主机的OPC客户端直接访问PLC 主机，这样，Coal Handling System上位机和辅控网的I/O SERVER同时通过同一种访问方式来访问PLC 主机，并且在辅控网的I/O SERVER和PLC 主机之间没有隔离，因此严重影响了PLC主机处理I/O数据的能力。

新的优化方案是在Coal Handling System上增加一台新的上位PC机来隔离辅控网I/O SERVER和Coal Handling System主机。新增的上位PC机直接访问PLC主机，同时提供OPC SERVER服务，使得辅控网的I/O SERVER能作为OPC客户端访问这一新增的上位PC机。这种优化方案实施后，隔离了辅控网和Coal Handling System PLC主机，进一步减轻了同一个网络内的Data拥塞碰撞和PLC主机的Data Load，使得上位机系统完全达到了运行的要求。

4优化方案总结

通过网络隔离，将一个大的CONTROLNET网络分割成若干小的网络，大大减轻了网络Load，有效地进行了网络负载均衡；同时，通过访问隔离，减轻了同一个网络内的数据拥塞碰撞，降低了PLC主机的Load。通过这两个方面的系统优化，极大地提高了系统运行的稳定性和安全性，为机组的安全稳定运行提供了有力的保障。在韩城电厂的应用实践证明，网络分割和访问隔离是非常行之有效的数据治理和网络优化方案。这种优化方案不仅适应于电厂的Coal Handling System，同样可以适用于石油、化工、冶金等等行业的相关领域，因此，该方法也为工业系统自动化的数据治理和网络优化运行提供了一种新的方案和途径。