GEMarkVI控制系统与其他控制系统的通讯

2011-12-14李强大庆油田燃机电厂

油气田地面工程 2011年5期

李强大庆油田燃机电厂

李强大庆油田燃机电厂

大庆油田燃机电厂2006年对现有2套燃气-蒸汽联合循环机组进行一体化升级改造，利用GE公司开发的MarkVIICS控制系统将电厂中的燃气轮机控制、汽轮机控制、发电机励磁和保护控制、余热锅炉控制以及辅助系统（BOP）控制等集成在一起，并且构成一个紧密的一体化结构。2#机组就是这种MarkVI控制的。但对于1#机组来说，由于汽轮机是南汽生产的，控制系统是ABB公司的Freelance2000，利用原有的DCS控制系统与MarkVI控制系统形成一体化控制，需要解决两种不同的控制系统之间的通讯问题。

控制系统；一体化控制；通讯；MarkVI

日前燃气-蒸汽联合循环发电机组已部分实现了国产化，汽轮机已完全国产化，但作为机组灵魂的控制系统大多仍使用国外成熟的产品，如MarkVI、DCS、SIS和Ovation等。由于各电厂厂级一体化的发展，原有的控制系统与其他不同厂家的各级控制系统之间的通讯成了一体化发展的障碍[1]。Ovation控制系统使用了西屋公司的专利通讯系统WDPF-II，但是不支持其他的系统，技术更新和进步较慢，比不上通用的通信网络如以太网等的发展。最终采用国际上通用的全冗余网络，遵循ANSI标准IEEE802.3，实现企业内部的局域网、广域网以及与Intranet网的联接。

1 MarkVIICS概况

大庆燃机电厂现有2套燃气-蒸汽联合循环机组：1#机组1985年投产，只有1台MS6001系列型号燃气轮机，2002年节能改造加装了1台国产汽轮机；2#机组1988年投产，为整套燃气-蒸汽联合循环机组。2006年进行一体化升级改造，利用GE公司开发的MarkVIICS控制系统将电厂中的燃气轮机控制、汽轮机控制、发电机励磁和保护控制、余热锅炉控制以及辅助系统（BOP）控制等集成在一起，并且构成一个紧密的一体化结构。2#机组就是这种MarkVIICS控制的。但对于1#机组来说，由于汽轮机是南汽生产的，控制系统最初选择的是ABB公司的Freelance2000，是DCS控制系统。由于国产汽轮机多采用DCS控制，更改成MarkVI控制系统需要增加大量的投资和时间，如果利用原有的DCS控制系统与MarkVI控制系统形成一体化控制，那么需要解决两种不同的控制系统之间的通讯问题。

MarkVI控制系统是美国GE公司20世纪90年代末开发的Mark系列最新一代产品，它的网络系统是一种层级网络结构，每层都采用标准的网络元件和协议，使不同平台之间的系统集成大大简化，提高了可靠性和可维护性。整个控制系统网络自上而下分为四层：企业级控制层、监控级控制层、过程控制级、I/O控制层。

2 MarkVI与DCS的通讯

DCS是分散控制系统，国内一般习惯称为集散控制系统，是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，它综合了计算机、通讯、显示和控制等4C技术[2]。各公司都有自己的DCS产品，如燃机电厂是ABB公司的Freelance2000。

MarkVI控制系统容易与基于NT平台的人机界面、监控及数据捕获系统进行集成，同样也可以与其他的分散控制系统DCS集成。MarkVI和DCS经过通讯互通重要过程量，可使全站控制系统得以优化，使机组能够一键启停。图1给出了MarkVI与DCS通讯的各种方式。

图1 MarkVI支持的通讯方式

如图1所示，MarkVI支持的协议有以太网Modbus、以太网GSM以及串行Modbus。其中串行Modbus主要用于MarkV控制系统中，因传输速率的限制，MarkVI已经用以太网通讯代替。

3 MarkVI与Ovation的通讯

GEMarkVI控制系统基于以太网的数据通讯网络主要分PDH网、UDH网两级。燃机MarkVI侧负责与OvationDCS通讯的是各机组的操作员站，该站从UDH网络采集机组过程量，然后向PDH发送GSM数据包。

Ovation侧负责与GEMarkVI通讯的是互为冗余的2个控制器，Ovation控制器的操作系统支持GEGSM协议。2个控制器经由1只CISCO2600路由器连接。

GEGSM数据包通过UDH网由CRM操作站发出，经PDH网交换机送至2600路由器，最后转达到Ovation的控制器。数据传输路径如图2所示。

图2 MarkVI与Ovation系统数据传输路径

4 MarkVI与SIS系统的通讯

SIS系统即厂级监控信息系统，它是火电厂厂级生产过程自动化的组成部分，是联系全厂的生产控制系统与MIS系统的桥梁，所有生产过程实时信息和数据均从下层控制网络中以通讯的方式获取。这个系统提供了足够的接口实现与其他控制系统及网络的连接，包括了机组DCS、辅助控制系统、电气网络控制计算机系统、电网调度系统、电厂管理信息系统等，实现了电厂生产过程信息互通和数据共享。

MarkVI与SIS系统通过GSM通讯，MarkVI控制系统将实时数据传送到OvationDCS，通过DCS的OPC接口服务器将这些数据传送给SIS端的PI数据库。这种传送方式将占用DCS控制器大量的CPU资源，容易造成DCS系统的不稳定和数据通道的堵塞，因此需要使用第三方软件PI-CIMPIInterface。该接口软件可安装在GEEWSI服务器中，这种软件能够采集全站所有机组的EGD点数据，并将其发送到SIS侧被PI数据库采纳并且存储。接口结构如图3所示。

PI-CIMPI接口程序要安装在CimplicityServer服务器中，负责接收MarkVICimplicity服务器的数据，然后将其发送到PI数据库存储。接口程序在Cimplicity服务器启动时就开始运行，每次启动都将重新根据Cimplicity服务器中的EGD点列表刷新PI数据库中的点信息，从而获取最新的机组数据。因此，每次在MarkVI配置文件中增减EGD点，下装后都必须重启Cimplicity服务器。PI-CIMPI接口程序具备时间标签的功能，可以按照MarkVI侧HMISever的系统时间定义时间标签，也可以按照PI服务器的系统时间来定义，最好是增加时间同步卡统一2个服务器的时间，即以任意系统的时间为标准时间。用户可以通过自定义采样配置选项，使系统不重新存储未变的数值，从而大大减少系统资源的占用，提高实时反应速度。