电厂DCS的扩容与升级改造

电厂DCS的扩容与升级改造

白天琦

（松花江水力发电有限公司吉林丰满发电厂吉林省吉林市132108）

摘要：随着现代化生产的发展，DCS（分散型控制系统）的应用越来越广泛，技术越来越成熟。DCS具有技术先进、功能齐全、可靠性高和安全性好等特点，适用于各种规模的过程控制和管理，可以大大提高经济效益。

关键词：小型电厂；分散型控制系统；改造；

介绍了DCS的构成，提出了改造方案，通过扩容增加自动处理单元。通信处理器以及上位机数量，通过硬件和软件升级提升仪控设备的内在性能。

一、电厂DCS（实际运行情况

随着很多电厂结束调试转入生产，进入稳定期后，DCS的负荷率（包括自动处理单元负荷率）通信处理器负荷率和操作系统负荷率，逐步上升，表现为显示（操作速度变慢（调节品质下降&究其原因有下面几个方面。

1.历次的逻辑修改使DCS的控制点（逻辑量远高于原设计标准）如把原基地式调节的设备纳入DCS控制，为DCS增加黑匣子功能等，这样不可避免地带来DCS内部系统负荷率上升。原有设计的不完善，例如，不合理的运行周期（采样周期分配或者不必要的故障报警也造成不合理的负荷增加。

2.DCS内部软件的临时升级（增加补丁程序。使DCS的自动控制和人机接口计算机的CPU裕量（通信处理裕量减少，不同版本的软（硬件混用也带来额外的数据比较、识别、从而导致运行负荷加重。

3.在负荷增加的同时DCS自身元器件也在逐步老化，功能模件，CPU、通信电缆、机架、机柜总线、系统模件、计算机等设备都在发生缓慢的老化。积累到一定时候就带来运行品质的下降。硬件故障的最大问题在于不可预测及不易检测，往往有一些硬件处于故障的边缘&虽不中止设备运行。但占据了CPU大量的处理负荷。

4.DCS正被要求向监控信息系统（SIS）管理信息系统（MIS）提供更多的服务。如更快的数据传输、更准确的性能计算、更完善的报表。对已定型系统而言。增加这些功能。势必会降低DCS的处理裕度。

二、扩容与升级改造的实施

1.某第二发电厂DCS改造。以某第二发电厂为例详细阐述扩容与升级改造的实施（某第二发电厂1.2号机组分别于2005，2006年建成投产，装机容量2x600MW，DCS采用西门子TXP技术（原有9个AP，2对PU，1对SU，6台0T共控制，I/0点数约73000点（这是西门子DSC在中国较为全面的应用实例，其生产运行和其后的改造具有较典型的意义.在西门子电站自动化有限公司的配合下’2007-2009年陆续完成了1，2号机的AP扩容以及上位机#总线系统，自动系统的升级。（1）升级1）操作监视级；PU/SU/OT，-硬件平台由P166/2GB硬盘64MB内存升级到PIV/1.7GHZ/80CB硬盘/512MB内存/只读CD-ROM软件升级到0MV7.04.06。2）工作站升级，E$硬件由HP715/100升级至HP9000/B2600/500MHZPA-Rise处理器/18MB硬盘/256MB内存，软件升级到V0.704.01。3）总线系统*在终端总线上安装了光开关模件，替代原星型耦合器，并以统一的工业双绞线代替原下拉（AUI）电缆。4）外部接口；接口计算机硬件由PHI/600MHZ/9GB硬盘/128MB内存升级到PIV/1.7GHZ/80GB硬盘/512MB内存/只读CD-ROM，软件升级到OMV7.04.06。5）自动系统；TXP-系统软件由MJ升级CPU同时升级了I/O接口模件IM614。升级步骤和效果如下。①OM，ES系统接口服务器（XU）的升级，先作项目备份，再将该数据备份移植到新的硬件中进行升级转换，经过严格的测试并确认无误后，即发送到现场作替换工作。②总线系统升级，由于组态在工作站上完成，不需要作额外的软件工作，只需在硬件更换后在工程师站上重新生成代码下载后即可。③自动系统升级，首先更换CPU和通信接口模件的EPROM随后通过工作站重新生成代码下载后即可。升级后操作监视级PC机的负荷仅为1%-5%而原先负荷超过30%。硬盘长期存储的时间由1个月增至1年以上。磁光驱MOD由650MB扩展到4.8GB使每个后备光盘能记录的历史时间更长.总线系统由10Mbit升级到100Mbit以太网，网速更快.为以后的TXP系统的办公室管理提供了可能，同时提高了通信的抗干扰性。自动系统升级提高了模件的抗干扰性。减少了与硬接线相关的故障报警’如冷端补偿的错误报警）模拟强置信号更加简单）正常运行时CPU负荷降低（工程师站的升级使得所有的组态包括远程I/O，均可由工作站组态和传送，并融入了很多新功能，例如浏览功能图，方便了快速查询）防止打印文件时根文件系统溢出）防止硬拷贝服务器陷入死锁，消除通信上的故障等。总之，新的软件版本一方面提高系统可用率和可靠性’加强可诊断性）另一方面还带来许多新的功能’提高了运行，维护效率。

2.扩容。2号机的扩容是在原AP规模上增加了2个AP柜，共配置3对冗余.*1’以解决TXP-AP负荷偏高问题。3对CPU编号定义为AP30，AP31’AP60’分别分解原AP20’AP21’AP6内的负荷。原AP20柜内带4层机架’通过I/O，电缆拆分’将其中2层机架连接到新的AP30>上’既分担了原AP20的负荷’又保持这2层机架的地理位置不变。同样对AP30柜内的4层机架!也将其中2层机架拆分到新的AP31中。原AP6带了4层机架和1套远程’I/O系统以及2套外部通信系统，将这4层机架全部移至AP60。这样扩展的最大好处就是利用模块化设计使得现场工作量最小化!改造涉及的安装只是I/O预置电缆的重新联结，不涉及任何模件、信号、过程电缆的地理位置变动，只涉及逻辑位置的变动。所有组态完全在工作站上进行!重新生成代码后下载到自动级CPU后即告完成。现场的工作时间从新机柜的就位安装直至调试结束只用了3个星期。扩容步骤和效果。首先，与电厂技术人员讨论逻辑的重新分配，尤其是改造后的各个逻辑的运行周期设定，在新的工作站上重新作硬件。软件组态，同时按西门子机柜安装标准将新机柜就位）连接电缆，经工作站重新生成代码下载到各相应自动子系统后即可。工程竣工时，经测试所有AP负荷均降低到50%以下，而原涉及到的AP负荷达60%以上。画面显示、运行操作速度均有提高。与外系统的通信周期也相应缩短。同时热工维护人员也利用这次改造机会进行了系统优化，调整参数设置，修改不合理逻辑。

3.其他电厂DSC改造简介。（1）某某第二发电厂的扩容及升级改造。某某第二发电厂3.4号机组分别于2005.2006年建成投产，装机容量，2x300MW。2009年4月对3号机负荷较高的AP3进行AP扩容，增加了1对冗余CPU原AP3在工程实施前测试负荷为65%以上，在工程竣工时AP3的负荷为31%，AP5的负荷为24%。电厂又于2010年3月对2台机组的DSC实行操作监视系统和总线系统的升级。（2）华能杨柳青电厂操作监视级的升级改造。杨柳青电厂2台机组分别于2004，2005年建成投产，装机容量2x300MW.2008年进行了2台机组的PU/SU/OT升级，升级后检PU负荷率由2S平均负荷60%降低到10%。同时消除了10S出现一次的100%负荷率的脉冲状负荷曲线。画面刷新速度由原来的3-4s提升到2s之内!尤其是动态参数的刷新显示时间大大缩短。长期数据存储量增加了7倍（性能计算的速度也大大加快.非Unix系统原因引起的OT死机也不再出现。（3）国华准格尔电厂的扩容改造。国华准格尔电厂建成于2011年9月，装机容量2x300MW。2011年3月电厂对1号机组增加1对AP，拆分原AP1的远程I/O和AP2中的1层机架!经测试这2对CPU的负荷均由原来的60%以上降到50%以下。2号机组的扩容将在2012年实施。

总之，通过升级与扩容DSC能够提高裕量，处理速度，更新设备，优化软，硬件，最终提升可用率和运行效率。当前DSC的改造广泛地纳入各个电厂的维护计划。这种改造将伴随着对DSC可靠性认识和技术管理水平的进一步提高而变得越发普遍。

参考文献：

[1]张梦瑶，浅谈小型电厂DCS改造.2017.

[2]刘秋月，浅谈电厂DCS的扩容与升级改造.2017.