热工控制系统DCS技改问题探讨

李志刚

【摘 要】介绍某电厂125MW机组#1机热工控制系统DCS技改升级情况，对发现的问题及采取的措施进行了阐述，特别是对DPU4F改造后达到的效果进行评估，值得参考和借鉴。

【关键词】热控；DCS；升级控制

1.概述

1.1主要功能

某电厂125MW机组#1机DCS分散控制系统采用美国利诺公司生产的MAX1000系统，主要配置功能是：

（a）DAS（数据采集系统）。

（b）CCS（模拟量控制系统）。

1.2 MAX1000分散控制系统包括设备

（a）十个分布式处理单元（DPU）和多个输入/输出设备（I/O）用于对实际过程进行监视和控制。

（b）两个MAX1000产品目录号525实时处理器（RTP）和RPU接口并从RPU处收集数据。

（c）一个MAX1000产品目录号526应用处理器（AP）用于数据库和控制组态。

（d）三个MAX1000产品目录号527图形处理器（GP）用于产生和观察图形，操作和监视生产过程。

（e）环形网络及OEI接口装置。

（f）MAX1000分散控制系统构成图。

2.存在的问题

MAX-1000系统，版本是E版。使用到现在已有10年有余的时间时间，设备老化严重，部分设备已无备品。GP经常死机，经常发生重启死机，这在机组运行中无疑增加了运行安全隐患，GP属于老工控机，其微机的硬件配置无法在市场上购买，系统的WIN95系统处理能力差，运行不稳定，GP工控机损坏后恢复难度大。网络故障，包括光纤网和以太网通讯状态经常故障。每班必须两次调出系统画面检查系统工作状态，以保证网络正常。平时运行中经常对网络的同轴电缆接头及其网卡进行维护，OEI及其光纤使用时间长也经常发生故障。

应用处理器AP（工程师站）使用UNIX系统，该系统已经无法兼容新系统，掌握人员难度大，该系统在命令系统等与常规系统均有较大区别。AP内进行组态、调试已经不满足现实需求，系统、工程备份需用磁带机进行，这些老化的设备无法在市场获得，其工控机硬件同样GP状况一样存在问题，无法更换检修。

3.改造的措施及施工

3.1 DCS系统结构

MAX1000+PLUS系统结构由远程处理单元（RPU）、工作站（Work Station）、冗余的10M/100Mbps快速切换型以太网、智能切换开关（switch HUB）构成。

3.2系统工作站部分

a.拆除原锅炉汽机及DCS控制室工作站机柜中MAX1000的3台GP，1台AP，2台RTP，拆除原数据采集系统IDAS工控机1台。

b.在原锅炉汽机工作站机柜中安装maxDNA的3台操作员站，原数据采集系统IDAS操作台安装1台台操作员站；DCS控制内安装1台工程师站，1台历史站，1台LINK站，1台SIS站。

3.3系统网络部分

a.在原工作站机柜中安装冗余通讯交换机2台。

b.连接相应的网络预制电缆，包括DPU到交换机、交换机至各操作员站、历史站等网络连接网线。

3.4控制机柜部分

a.拆除原控制机柜内MAX1000E.3版本的DPU，新装增加送、引风机变频的机柜卡件。

b.在原来控制机柜内安装maxDNA的新系列DPU。

3.5系统软件及组态工作

a.新装各操作员站的操作系统，按maxDNA的系统软件重新组态125MW机组#1机的工程应用软件。

b.现场安装新的maxDNA系统软件和应用软件，并进行调试。，回收美卓公司原机组MAX1000的硬件狗，包括3只GP，1只AP的硬件狗。

c.将数采系统经过数采控制器接入lingk工控机，由DCS系统内虚拟DPU进行组态显示和报警等功能。

d.将送引风机变频系统纳入DCS控制。

3.6遗留问题

因原来系统设计及现场控制盘台问题，机组在硬件上没有彻底进行改造，只是对原有DCS硬件及软件进行升级。因此机组的原有的硬手操回路，原始的控制盘上的M/A操作器；原始的外回路逻辑判断（包括电器回路判断）；原始回路的FSSS系统等，在这次升级中保留原始状态，均没有引入DCS控制。

DCS硬件部分，受限费用及机柜，考虑实际使用情况，没有进行更换老的I/O卡件。

3.7调试情况

调试中，上位机网络调试与DPU通讯因版本原因，厂家调试时间较长，最后通过重新修改原配置的通讯程序完成通讯；LINK与数采通讯的问题匹配通过数采通控制器完成；不能实现DPU之间的冗余以及不能与下层部分I/O卡件采集数据均在调试中出现，集中体现是DPU内设置不正确和I/O卡件接触不良造成该现象。调试中因组态参数不当，造成部分流量参数显示有误，通过组态更改达到目的。

4.改造效果

此次升级改造，硬件将DPU版本由原来的DPU 4E版本升级为DPU4F版本。操作员站操作系统升级为WINXP系统；组态软件改造为maxTOOLS4E，版本MaxDNA3.5；图形组态器Graphical Configurator；图形用户界面软件maxVUE；历史数据和报表包软件maxSTORIAN；还包含有丰富工具软件（报警、记录、诊断等）、Security安全软件、SBP Wrapper Calculation背板软件等。

改造后的操作员站MAXSTATION人-机接口，解决了老DCS系统操作员站死机、无硬件更换的问题，解决了运行人员可靠的与DCS系统接口、保证机组安全。

数据通讯系统改造为MAXNET数据通讯系统，星型网络故障比环形网络故障容易处理，网络更加可靠实用，解决老DCS网络OEI光电转换装置、网络故障引起操作员站死机的问题和网络故障。

改造后的DPU4F版本，使设备的可靠性得到了提高。该DPU4F版本的DPU无需风扇、不会受散热不良的影响其DPU的工作，解决了原来DPU风扇故障导致DPU散热不良而导致DPU故障、死机的问题。DPU无需电池，使用存储卡进行下装程序的保存，增加设备的稳定可靠性，解决了因老DPU电池失效带来程序因电源切换等原因造成的程序丢失。新DPU4F取消了插针，使得DPU4F通讯只靠总线通讯，简化安装方式，安装方便，接触可靠，解决老DPU插针加总线的安装方式带来的一系列故障、及不方便、也容易损坏插针和接触不良带来的故障。

操作员站操作系统升级为WINXP系统，使得系统运行比原来win95系统更加可靠稳定。增加了一台操作员站，保证了运行人员有足够的操作监视平台，保障了安全。

升级后的DCS系统组态软件方便、填表式的组态方式容易上手，在设备的可靠性和安全性上得到了提高。硬件上有利于备品备件的订购，方便维护，增加了一台操作员站，方便了运行人员的操作。

升级后完善的报警、SOE记录、历史趋势等功能保证了机组运行的需求，解决了原始SOE、历史趋势记录时间较短（有时30分钟SOE记录就刷新掉）无法及时保存的难题。

总体上，此次升级改造，解决了老MAX1000系统的软件、硬件问题，确保了机组的的安全运行。

5.结束语

此次DCS升级为MAX100+PLUS系统，提高机组的安全与稳定性，解决机组DCS控制系统的配件问题，方便维护。为金沙另外2台机组MAX1000系统的升级提供参考依据，同时也为其它采用MAX系统的电厂升级使用新MAXDPU4F版本的DPU提供参考和依据，降低因DPU故障带来机组不安全运行的风险。 [科]

【参考文献】

[1]潘汪杰.热工压力测量及仪表[Z].