一、改造前的现状
　　
　　我国*台国产600MW机组即哈尔滨第三发电厂3号机于1996年投产。当时，底灰渣系统由美国UCC公司承包，PLC使用的是2台MODICON公司的984B双机热备系统带800系列I／O模块，采用模拟盘方式来控制工艺流程；水力除灰监控系统由北京胜新纪元科技发展有限公司完成，采用的是PLCE984—785热备系统+CRT监控方式；电除尘监控系统由大连电子研究所完成，采用的是MODICONPLCE984—685+CRT监控方式。
　　
　　在新建4号60万千瓦机组的灰渣控制系统中，底灰渣系统的工艺设备（阀门等）仍由美国UCC供货。由于原PLC的容量以及通讯的问题，CPU升级成一台E984—785，软件编程及调试由哈三电厂热工分厂和北京胜新纪元科技发展有限公司合作完成，采用的PLC+CRT监控方式。水力除灰的控制系统由北京胜新纪元科技发展有限公司完成，PLC的CPU仍使用3号机的E984—785热备系统，仅增加一条新的远程I／O站网络，并且新增l台上位机完成监控功能；电除尘控制系统，仍由大连电子所完成，PLC由若干台MODICON公司的COMPACT系列A984—141组成。通过RS一485（MODBUS协议）网络与上位机通讯，完成相应的监控功能。4号机组于1999年底顺利投产。
　　
　　由上可见，几个子系统的操作有的使用上位机，有的使用模拟盘，操作起来很不方便。同时，由于每个系统相互独立，也给整个灰渣系统的维护带来很大的困难。另外，厂里为了减员增效，整个3、4号机的灰渣系统操作人员定员仅有2名。所以，必须对3、4号机的灰渣系统的人机接口部分进行全面的改造。于是，哈三电厂热工分厂委托北京胜新纪元科技发展有限公司来完成此项工作，并且提出了如下技术要求：
　　
　　1.根据分散控制、集中监控的技术要求，3号机和4号机的全部水力除灰系统、底渣系统、电除尘系统，要实现统一的用户界面。即在任意一台上位机上能够对以上所有子系统进行监控。
　　
　　2．上位机的监控系统必须安全可靠，要有备用手段。如果上位机中的任何一台出现故障，其它上位机可替代其功能完成相应的监控操作。
　　
　　3．整个系统的画面要美观、形象，要有三维立体感。同时，I／O的刷新及画面的更新速度要满足工艺要求。
　　
　　4．要预留与厂级MIS系统的接口，以便实现更高一级的管理功能。
　　
　　5．要预留与厂级INTRANET的接口，通过防火墙的安全机制能通过通用的IE浏览器访问实时的现场数据。
　　
　　二、改造方案的制定
　　
　　根据对这几个子系统的实际I／O点数的统计，全部PLC所控制的实际I／O点数超过了6000点，再加上上位机的中间控制点，整个I／O点数将突破10000点！经过多次技术方案论证，zui终对整个网络系统的设计如图1所示。
　　
　　1．上位机系统硬件构成
　　
　　a．上位机
　　
　　工控机的选择是非常重要的。它是人机界面的基本硬件平台。它的性能及品质的好坏，直接关系到整个控制系统的可靠性。此次全部灰渣辅助车间集中控制系统的三台上位机我们使用的是IN工控机。每台工控机的主要硬件指标是：CPU主频PⅡ400、内存128M、硬盘8G、8MAGP显卡、10／100M自适应以太网卡。
　　
　　b．CRT
　　
　　CRT采用21英寸直角屏幕，画面的分辨率为1024X768；16位真彩；85HZ刷新率。
　　
　　c．服务器
　　
　　使用的是高品质的IBM服务器（PⅡ450、双CPU、256M内存、10／100M自适应以太网卡）
　　
　　d．交换机
　　
　　使用一台12口的BAY一350—12T10／100M自适应交换机，使用交换机的目的是提高网络中点对点的传输速度。
　　
　　2．系统网络的构成
　　
　　整个系统的网络分为两级：一级网络是一个工业标准的控制网络，它的主要作用是保证PLC与上位机之间数据进行实时交换。二级网络采用的是当今非常流行的以太网，速度为100M。它的主要作用是完成上位机之间的通讯功能。
　　
　　a．一级网络
　　
　　一级网络为1Mbps的MODBUSPLUS网络（以下简称为MB+），该网络在世界上成功安装的节点数已有10万多个。经过多年实践证明：无论是可靠性还是实时性，都经得起考验。MB+是MODICONPLC的一条非常可靠，率的工业控制网络。MB+兼有高速、对等通讯和容易安装等特性，从而简化应用，降低安装费用。这一局域网络允许主计算机、控制器和其它数据源，通过低价的双绞线电缆或光缆，在整个工厂进行对等通讯。MB+作为一个确定性的令牌传递网络以1兆位传输通讯，快速访问过程数据。典型应用包括：控制器连网与互锁、数据采集、程序上装／下装，远程在线编程，与操作员接口之连接和主机数据采集。这一网络结合多功能服务特性用于I／O、控制器、计算机或任何其它MB+兼容装置的一体化，一个网络完成所有需要的工作。其具体构成如下：
　　
　　3号机电除尘控制用PLCE984—685，通过内置的一个MB+通讯口接人MB+网络。
　　
　　3号机和4号机水力除灰控制用E984—785热备用PLC，各通过1个MB+通讯口接人MB+网络。
　　
　　3号机和4号机底渣控制用PLCE984—785，也使用内置的一个MB+通讯口接人MB+网络。
　　
　　4号机的电除尘控制系统为了节省PLC成本，使用了8台小型的A984—141PLC，8台PLC通过RS一485网络，（遵循MOD—BUS通讯协议）与MB+的网桥BM85相连接，BM85上面有一个MB+通讯口及4个MODBUS通讯口，它实际上是起到MOD—BUS和MB+之间的通讯协议转换的作用。
　　
　　三台工控机和IBM服务器上面分别安装了一块MB十适配卡SA85来与一级网络相连。
　　
　　以上的设备（PLC，网桥，工控机，服务器）构成了一条9个节点的MB+工业控制网络。
　　
　　b．二级网络
　　
　　二级网络它主要承担上位机之间；上位机与服务器之间；服务器与MIS系统之间进行数据交换的任务。为了提高通讯速度，采用现已十分成熟的100M的以太网，通讯协议使用TCP／IP。在本系统中，其作用与一级网络一样重要。
　　
　　二级网络的构成，由一台10／100M自适应的交换机把三台插有3COM公司的3C905BTX网卡的工控机及IBM的服务器与之相连接，构成了一条100M的以太网。
　　
　　3．软件部分
　　
　　a．操作系统
　　
　　操作系统使用的是中文WINDOWSNT4．0（SP4），使用NT的原因是因为其有非常好的稳定性和可靠性，并且界面的操作风格与流行的WINDOWS95／98相一致。其*的网络功能和对INTERNETSERVER的支持也为今后的功能扩展提供便利。
　　
　　b．组态软件
　　
　　组态软件是INLUTION公司的FIX32V6.15。FIX32采用的是分布式客户机／n艮务器体系结构，具有100％的数据完整性，FIX32是WINDOWSNT平台上面zui完整的SCADA解决方案。采用FIX32监控软件包的主要原因有三个：
　　
　　1）FIX32的分布式数据库结构。它的全局数据库是分布在网络上的每个FIX节点上面，网络上每个FIX节点的数据库之和就是整个系统的全局数据库。整个灰渣辅助车间集中控制系统的性能好坏，*依赖于数据库的设计。
　　
　　2）高性能的I／O驱动程序。该驱动程序支持复杂的冗余连接，通讯故障检测等功能。
　　
　　3）FIX32V6.15已提供全面的中文支持，这对使用和维护带来很大的方便。
　　
　　c．数据库的分配
　　
　　本地数据库的分配是这样的：
　　
　　#1号工控机装有3号机组水力除灰控制系统和3号机组UCC底渣控制系统的FIX32I／O数据库；
　　
　　#2号工控机装有4号机组UCC底渣控制系统和3号机组电除尘控制系统的FIX32I／O数据库；
　　
　　#3号工控机装有4号机组水力除灰控制系统和4号机组电除尘控制系统的FIX32I／O数据库；
　　
　　每台工控机上面所采集和控制的数据各来源于本机的数据库服务器上面的全局数据库不断地刷新所有的I／O数据，保持对其它三个子数据库的全部映象。当某一台工控机发生故障时，另一台工控机应该*可以代替发生故障的工控机，实现监控任务。要实现用户的这种技术要求，我们必须分析一下所有数据库访问的路径，见图2所示：
　　
　　以太网上面三台工控机的数据库分别用A，B，C表示，以太网络上面服务器的数据库用G表示。
　　
　　我们在三台工控机上面的监控画面的设置是一样的。数据访问的工作方式如下：
　　
　　1．A可以在网络上面随时访问B，C。路径分别是AB，AC。定义AB，AC数据连接的冗余备用连接是AG。
　　
　　2．B可以在网络上面随时访问A，C。路径分别是BA，BC，定义BA，BC数据连接的冗余备用连接是BG。
　　
　　3．C可以在网络上面随时访问A，B。路径分别是CA，CB，定义CA，CB数据连接的冗余备用连接是CG。
　　
　　我们充分利用了FIX32数据库所提供的冗余连接功能。例如在工作方式1中，如果B节点或C节点的工控机发生故障，或者B节点和C节点的两台工控机均发生故障，那么A节点将自动连接AG路径。由于G节点里面保持的全局数据库映像，这样A节点上面的画面操作仍然有效，且完整地实现所有I／O的正常链接。
　　
　　实际上我们是充分利用了软件的技术，实现了硬件的备用。满足了用户提出的技术要求。
　　
　　为什么我们在三台工控机上面装载的是本地数据库，而不是全局数据库呢?如果每台工控机上面均装载全局数据库，不是很容易实现备用的功能吗?这里面有两个主要原因：
　　
　　1）我们前面已介绍过，这两台60万机组的电除尘，水力除灰，底渣控制系统的实际I／O点数超过了6000个点，加上内部使用的点数，我们的全局数据库I／O点数超过了10000个点。如果每台工控机上面均载全局数据库，那么工控机的负荷将非常大，效率之低可想而之。监控画面上面的数据刷新时间将非常慢。
　　
　　2）MODBUSPLUS网络上面运行着9个节点，如果每台工控机上面装载全局数据库，这样每台工控机都要通过MB+网络访问所有的PLC，这样将使MB+网络的负担增加许多倍，工作效率非常低。
　　
　　三、投运的效果
　　
　　整个系统经过一个多月的调试已于1999年底顺利通过了电厂的验收。从实际运行的效果看：系统设计和软件设计是非常成功的，监控画面的I／O刷新时间不超过1秒，画面的刷新时间在l一2秒之间即可完成！画面更新速度以及I／O刷新时间满足了生产要求。经过近半年的运行表明，这个技术方案的稳定性和可靠性也得到了实践的检验，用户也给予了充分的肯定。
　　
　　四、结束语
　　
　　本灰处理辅助车间的计算机监控网络配置合理，可靠。软件设计和应用同样合理，可靠，实现了辅助车间的远方集中监控。在2台60万机组里面，与灰有关的同类型辅助车间中只设置了一个监控点。提高了整体控制水平及全厂的劳动生产率，降低了运行生产成本。将大型机组辅助系统监控水平提高了一个新的台阶；同时也对电厂的管理机制改革作出了探索性的贡献。
　　
　　我们坚信，同类型辅助车间的集中监控必将在新建电厂和老电厂技术改造过程中会得到广泛地应用。
　　
　　本公司非常感谢哈三电厂热工分厂的领导和技术人员对此工程的大力支持和帮助。他们的合作精神和敬业精神是本工程可以快速和顺利投入的根本条件。同时，感谢东北电力设计院热工处李海臣工程师对本工程的技术指导。