摘  要：在当前的计算机控制技术、通讯及网络技术已经相当成熟的背景下，火电厂辅控一体化模式成为了电厂发展的必然趋势。本文从设备的控制方案和人员的管理模式这两方面进行了分析和论述。将一体化和非一体化在投资成本，系统结构及运行维护等方面作了详细的比较。在人员管理上主要讨论了人员的编制问题和新员工培训问题。最后提出了推行辅控一体化模式过程中需要注意的一些事项。

    关键词：一体化；模式；辅控；投资成本；系统结构；运行维护；编制

    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. Deeply compared the 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 advances reasonable proposals on implementing the integration model.

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

 

    随着电力系统改革的进一步深入，保证设备优质高效的运行，提高劳动生产率，进一步提高经济效益成了电厂发展的目标。火电厂辅助系统的自动化控制是全厂热工控制的重要组成，其自动化水平直接影响全厂的自动化水平。因此，发电厂在对主设备技改及机组控制系统的DCS改造的同时，也加强了对辅助系统控制系统采用PLC技术的改造。但总体来看，各辅助车间控制系统互不联系，与DCS间也鲜有通讯，形成多个自动化孤岛，造成运行管理不便，人员浪费严重，生产效率不高，影响全厂自动化水平的进一步提高。在当前计算机控制技术、通讯及网络技术已经相当成熟，将火电厂各辅助车间联成一体，实现辅助系统的集中监控已非难事。新建机组可以在初步设计阶段就对水、灰、煤PLC集中控制网络及全厂辅助系统PLC集中控制网络进行统一布线规划，并提出相应的辅助系统PLC集中控制网络布线规划图，其自动化水平也相应大大提高。而辅助系统的控制系统一体化方案应是新建机组的首选方案。

    我们认为一个完整的辅控一体化模式应该包括两个方面：一是设备的控制方案，二是人员的管理模式。下面我们就这两方面来进行分析和论述。

    现阶段辅助系统的控制系统一体化，指的是全厂使用某种统一品牌的DCS或PLC，组成简单实用的控制网络，对本工程内的辅助系统进行全面监控。

    非一体化指的是，辅助系统采用分散的PLC（每个车间设置相对独立的PLC）进行监控，然后通过网络和工厂级SIS系统进行通讯。

    这两种控制模式在实际中都有大量应用，都是可行的。只是在当前技术条件和当前新建电厂运行模式下，有着一些差别。

    我们将从以下三点进行比较：

   （1）投资成本

   （2）系统结构

   （3）运行维护

    1.1  投资成本的比较

    当前用于电厂辅助系统的PLC系统，一般都选用双机热备CPU模式。这个特点就将各种品牌PLC的低价、低档PLC系列排除在外。有些品牌的PLC只有使用最高档的系列，比如西门子只有S7-400系列才有双机热备配置。有些辅助车间点数很少，如果单独配置高档PLC会造成资源的极大浪费。

    如前所述，本工程辅助系统的控制系统都将和工厂级SIS通讯。这样又导致每个分PLC控制系统要配置网络模块。网络模块的价格是很贵的，一般和PLC的控制器（CPU）的价格相当。而且为了满足网络冗余，还需要冗余配置，更加加大了成本。

    在软件方面，分散设置分批采购的PLC，其下位机软件和组态软件都是要另行购买的。软件的价格也是相当昂贵的，比如AB公司的梯形图编程软件需要3万元人民币，组态软件需要5万元。而且一个操作员站就需要一套组态软件（运行版或开发版）。当然，也有免费的软件送给用户，这些免费的软件不是盗版就是有很多限制（比如过几个小时要重新启动），导致系统运行不稳定。

    对于不同的PLC系统，就要对相关运行、维护人员进行一番培训。增加了运行、维护人员的培训费用。

    总之，和采用分散的PLC控制系统相比较，如果采用DCS/PLC一体化模式，将这些辅助系统的控制系统作为DCS/PLC的分站或远程I/O，将在以下部分节省投资：

    （1）硬件：可以根据系统的规模合理分配DPU(CPU)和I/O备用量，在点数很少的辅助车间设置远程I/O，减少CPU的数量，避免资源浪费。分散PLC在常规电厂中的输煤、除灰、化补水、废水处理、加药取样、综合水等系统都设置处理器(CPU)以及相配套的通讯模块和操作员站。如果使用一体化DCS/PLC，这些地方的处理器（CPU/DPU）、通讯模块和操作员站将减少30％～50％。硬件减少了，但是系统功能没减少，而且还很容易将辅助系统集中为水、煤、灰3点监控，使全厂的控制系统层次更加清晰。

    （2）网络：网络通讯由成套商统一解决，避免了不同系统间的接口、协议转换等费用；合理分配了系统网络结构，避免不必要的网络连接（未设置CPU的地方就没必要设置与操作员站的网络连接），因此和CPU的设置一样，一体化配置可以相应节省30％～50％的操作员站网络接口设备。

    （3）软件：系统软件要求厂家预装（由于总合同额较高，软件往往能够免费赠送给用户），不需另行购买，可以相对节省投资。另外，就算软件需要购买，由于节省了CPU的配置，安装在CPU和操作员站上的软件也可以节省30％～50％左右。

    （3）培训：由于使用统一的控制系统，培训运行、维护人员的费用可以相对减少。

    （4）合同：如果一个合同的金额较大时，往往可以得到较高的折扣率，可以节省总体投资。

    在大家的印象中，DCS比PLC系统要贵。但是如果合理地设计和配置DCS控制系统，采用一体化DCS将会比分散设置的PLC系统在总体上减少投资。在实际工程设计中，目前也有已成功运行的DCS一体化的电厂模式，从实际运行中体现了上述的优点，统一了组态，统一了显示画面，特别还节约了投资。例如，在垞城电厂2×135MW循环流化床工程中，业主通过设备招标报价的方式比较一体化DCS和分散PLC这两种方案，发现分散PLC的报价要比一体化DCS高出40％，最后该工程采用了一体化DCS控制辅助系统的方案。

    同样，如果一个新建电厂采用一体化的DCS对辅助系统进行控制，将会进一步减少总体投资。

    1.2  系统结构的比较

    首先，正如上节所述，分散设置的PLC控制系统往往造成系统资源的浪费。比如燃油泵房系统，就几十个I/O点，如果采用双机热备的PLC控制系统，至少浪费了90％的CPU资源。如果采用DCS远程I/O模式，将这些点通过远程I/O和公用系统的DPU连接起来，既达到了控制的目的，又充分利用了DPU的资源。

    采用DCS/PLC一体化方案，将精简系统结构，加速系统运行效率，减少故障几率，减轻维护工作量。

    另外，控制系统的好坏的物质基础是硬件。硬件可以通过技术协议等手段控制在一定水平，所以这个问题不是很关键。控制系统好坏的另一个因素—软件，往往是被忽视的重要因素。

    这里所说的软件不是指购买的开发工具,而是指针对实际工程所编制的软件。软件编制需要大量工程经验和技术积累，所以那些承接分散PLC系统的小型公司很难编制出功能齐全、简单实用的软件，对系统运行造成不小麻烦。而且每个系统的程序编制软件和软件格式都会不一样，给将来的系统软件维护和程序修改带来的极大不便。

    相反，那些有实力、有业绩承包整个辅助系统控制的大公司，特别是知名的DCS厂家，他们作出的软件都经受过实际的考验，能够充分发挥硬件的功能，完成预定的生产过程自动控制。
 
    1.3  运行维护的比较

    首先，在硬件上，非一体化系统必然造成硬件的多样性，网络的不一致性。这样也就必然导致系统运行的复杂性和故障的高几率。

    其次，在软件上，非一体化系统必然导致逻辑程序的多样性。也就是说用来编写逻辑程序的软件必然不同，每个系统都需要有专人熟悉其程序操作和程序内容。非一体化系统还可能导致组态软件的不一致性，可能导致更大的维护工作量。

    最后，非一体化系统将导致电厂需要为每个不同的控制系统培训出一套运行维护人员。相反，如果使用DCS一体化控制模式：

    （1）全厂的控制系统硬件基本一致，备品备件数量和种类将大为减少，系统结构简单、稳定，减少故障发生率。

    （2）在培训运行、维护人员时，所需培训的硬件、软件种类单一。这些人员可以一起，也可以通过技术骨干熟悉系统的硬件和软件。不同系统的运行人员可以将主要精力投入对系统的了解和控制中。而全厂维护人员的工作量将得到简化。

    （3）提高系统控制水平，节约设备投资费用。

 

    以上通过对辅控系统一体化控制方案在投资成本、系统结构、运行维护等方面的比较分析，我们得出这样的结论：在目前的技术条件和运行环境下，采用DCS/PLC一体化控制必将在电厂建设、运行和维护上带来很多便利和实惠。

    2 辅控一体化的运行管理模式

    在设备方面确定了辅控一体化控制的方案后，就要确立人员方面的管理模式。这里所说的人员主要是指辅机集控运行人员。

    2.1 辅机集控运行人员的编制问题

    经过调研，我们认为推行辅控一体化模式，对于运行工作主要是辅机集控运行人员的编制问题，也就是用什么样的人的问题，各单位反馈有三种用人方式：一是辅机集控运行人员都使用正式员工；二是辅控室主操运行人员采用正式员工、下面的巡操采用或部分采用外委承包单位人员；三是辅机集控运行人员全部使用承包单位人员。

    第一种用人方式，各电厂定员将增加，优点是可以选取同主控运行人员一样的高素质人才。由于对正式员工十分了解，便于管理，不存在协调矛盾，可以有针对性地开展选拔、培训工作，但人工成本可能会增加。

    第二种用人方式，各电厂只增加部分定员，优点是可以选取同主控运行一样高素质人才，对于人员培训和选拔有利，而且人工成本增加不多；但对于辅机巡操人员的选拔和培训，难度将加大，同样辅机巡操人员待遇必然提高、人工成本可能会增加，并且存在人员流失的可能性。

    同时，这里面有一个“人员混岗”的问题，即不同身份的人员在同样岗位工作。

    第三种用人方式，一方面可以减少外围承包单位用人数量，另一方面这些辅控人员待遇也要相应提高，但与主控人员待遇差距的定位需要认真考虑（也类似于人员混岗的情况）。鉴于目前外委单位人员素质现状，人员培训和选拔的难度很大，而且同样存在人员流失的可能。

    人员的混岗问题，辅机系统集控人员若是由业主方人员承担的话，从运行人员的培训及选拔上来说难度会小一些，但是在辅机系统进行某些操作的时候，可能会发生辅机集控人员与外委项目部人员共同从事某项操作的情况，这与不准人员混岗的规定相悖。

    2.1 辅机集控运行人员和主机集控人员之间的关系

    我们认为作为新建项目，设计阶段就有辅控网，在建设阶段初期就要确立全方位的集控运行理念（就是我们经常说的“大集控”）。本着“大集控”的理念，建议主机以及辅助车间的运行工作全部由主业人员操作，包括巡操人员。新建电厂一般按单元配置，所有的辅控系统全部集中在同一个控制室，同一运行人员可以根据需要操作不同的系统或是不同专业的设备。辅控运行人员和主机运行人员没有区别，要求运行人员必须全面了解、全面掌握各类系统的操作。运行人员可全面掌握与机组相关的辅助系统状况，便于相互联系，运行人员便于与现场巡检人员联系，但对集控运行人员要求较高，要对各类系统操作非常熟悉。

    2.2 人员的培训

    由于对集控运行人员要求较高，前期的培训工作就显得非常重要。新建项目在人员培训工作上，培训时间相对充裕，可以借鉴的外部条件较好，可以围绕“大集控”的战略目标制定周密的培训计划。但也存在一些问题，就是有着运行经验的老员工严重缺乏，这在以后建设安装调试直至投运的过程中存在严重的隐患，另外新员工培训努力的方向不明确，动力不足。因此须在轮训后，有针对性的对新员工进行重点培训，要让大家知道他们以后是全能、全方位的集控运行值班员，增加激励机制，另外辅网控制的维护人员也在这些新员工中，所以要及时调整新员工的岗位，让他们有重点地学习有关知识，为现场的建设多积累经验。

    2.3 推行辅控一体化模式的注意事项

    2.3.1  从管理层必须要坚定不移的推行全方位集控运行的管理理念

    2.3.2  在集控运行人员的头脑中牢固树立“我是全能值班员”的理念，并融入到集控运行人员的培训管理工作中。

    2.3.3  在安装调试阶段集控运行人员就要跟踪到“水”、“煤”、“灰”、“脱硫”系统的各个辅控车间，实施对系统设备的操作(当然这个时期电建是操作主体，运行主要是辅助方)，熟悉各系统的运行操作规程和注意事项。

    2.3.4  建议到整体试运阶段就施行全方位的集控运行，以便运行人员及早适应。

    2.3.5  在调试初期就开始着手编制辅控运行规程，一旦转入全方位的集控运行时便于运行人员按照规程进行操作。

    2.3.6  对于辅控网的设备管理和软件管理要求热控维护人员做到和主机DCS系统一样的管理要求，制定专门的辅控网DCS控制系统管理制度，并在辅控网的逻辑软件的编程组态过程中派专人进行跟踪监督，对软件的使用要求做到和主机DCS控制系统一样，防止病毒滋生在辅控网DCS控制系统中，进而影响到主机系统的安全运行。

    2.3.7  辅控网集控室操作员站、就地操作员站应注意权限的管理与设置，既要保证控制、监视、报警功能的正常，又要防止过度授权导致的不同工艺系统操作员站之间的误操。

    2.3.8  在新厂新制的模式下，电厂主机设备和辅助车间设备在日常的生产维护中将由一个外委维护项目部承担，除电厂保留热控和继保专业留有少量的维护人员外，其他机电炉等专业实行点检制。建议在基建安装调试阶段就和外委维护项目部签订合同，并全程跟踪电厂整个安装调试期直至生产投运，这样对以后电厂商转后，能够更好的为电厂做好日常维护工作打下基础。

    辅控一体化控制能为实现“大集控”理念打下非常好的基础。而在实现“大集控”的同时也将充分体现辅控一体化控制的优势。我们应该将新建火电厂辅控一体化模式放在“大集控”这样一个战略背景下来实施。同时从设备管理和人员管理等方面全方位地进行设计规划。这样才能最大程度地提高全厂自动化水平，提高生产劳动的效率，从而更好地提高电厂的经济效益。