鎮(zhèn)海9E燃機DCS操作臺改造

　　分散控制系統(tǒng)（DCS）以其高度的可榭性、強大的功能.靈活的配置在火電廠熱控系統(tǒng)中獲得了廣泛的應用。它的可靠性直接關(guān)系到機組運行的安全性和經(jīng)濟性。隨著DCS使用年限的增加，由DCS故障引起的事故比例有逐年上升的趨勢，同時也使為數(shù)較多的DCS用戶面臨DCS改造升級問題。本文以鎮(zhèn)海燃氣-蒸汽聯(lián)合發(fā)電機組DCS操作員站改造為例，介紹DCS操作員站改造的解決方案及經(jīng)驗。
　　
　　1項目概況
　　
　　浙江鎮(zhèn)海聯(lián)合發(fā)電有限公司（以下簡稱鎮(zhèn)海聯(lián)合）300MW聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組于1996年開始建設(shè)，整個工程由英國JohnBrown公司設(shè)計。機組于1998年正式投產(chǎn)，該工程的DCS控制系統(tǒng)采用ABB公司的INFO-90系統(tǒng)，原DCS操作臺由三臺OIS25.3系列操作站組成。經(jīng)過長期運行，故障率逐步上升，經(jīng)常發(fā)生操作臺死機及部件損壞現(xiàn)象，同時存在維護費用高，備品備件采購困難等問題。2003年進行操作臺*次升級改造，采用ABB的ConductorNT方案：將3臺0IS25中的-臺升級成ConductorNT,換下來的OIS25設(shè)備作為另外2臺的備件。2007年采用ABB的PowerGenerationPortal方案對操作臺進行第二次全面升紱改造，目前操作員站采用3臺PowerGenerationPortal服務器，3臺PowerGenerationPortal客戶機。
　　
　　2DCS操作員站改造方案確定
　　
　　原DCS操作員站（01S25）從投產(chǎn)至2003年，差不多已運行8年多，操作員站的主要部件由于老化已多次發(fā)生死機等故障，而且部分部件已停止生產(chǎn)，導致備件難以購買且價格很髙，例如原用于操作員站數(shù)據(jù)備份的備份工具沒辦法采購到，造成操作員站數(shù)據(jù)無法進行備份，這不但是一個極大的安全隱患，同時也制約著今后DCS完善和擴展。DCS操作員站升級改造勢在必行由于運行機組不像新建機組一樣有較長的改造工期和較長的調(diào)試、試運行時間，操作臺改造必須利用機組人修短短一個月時間內(nèi)完成，工期相對比較緊張。另外，改造完成后機組立即需要商業(yè)化運行，必須確保改造一次性成功，安全上的壓力也比較大，對于運行人員，由于缺少足夠的學習時間和適應過度期，同樣也存在各種不安全的因素。因此，筆者采用的升級策略是對操作員站進行分步改造，即,將3臺OIS25中的一臺進行升級，換下來的OIS25設(shè)備作為另外2臺的備件。這樣既解決了原01S25備品備件問題，又能使運行人員獲得較長時間的學習、適應時期。
　　
　　2003年對操作員站進行*次改造，當時可選的方案不多,為了兼顧改造的安全系數(shù)及今后的，采用A13B的ConductorNT,ABB貝利公司為解決其傳統(tǒng)操作員站問題，1997年以剛被兼并的HSCHER&PORTER公司S6000監(jiān)控軟件和自己開發(fā)的90通信驅(qū)動軟件為基礎(chǔ)開發(fā)了ConductorNT。ConductorNT連在PLANTLOOP和NHNET的接口上,可通過串行接口或SCSI接口進行數(shù)據(jù)交換,增加了許多功能，裝入工程師站程序還可實現(xiàn)工程師站的功能。
　　
　　2007年進行操作臺第二次升級改造，但沒有沿用采用Conchictor_方案，而是采用ABB的PowerGenerationPortal方案，其原因為：
　　
　　（1）ABB的ConductorNT原操作員站圖形和標簽不能轉(zhuǎn)換升級，改造時必須人工重做，工程zui大易造成錯誤，各種細節(jié)問題無法考慮周全，從幾年的運行操作反映情況看，相對于原OIS25,報警菅理比較亂，操作可靠性差：
　　
　　（2）ABB的ConductorNT自身的缺陷：歷史數(shù)據(jù)管理功能不夠強，數(shù)據(jù)只能存一周左右，開放性不夠好等，
　　
　　（3）ABB公司2003年后又推出新式操作員站，故其軟件已不再開發(fā)升級，今后將較早的面臨備品備件和問題。
　　
　　而ABB的PowerGenerationPortal是ABB公司2003年在Tenore軟件基礎(chǔ)上推出的新一代DCS操作員站，也可替代90系統(tǒng)操作員站。其采用冗余的服務器/客戶機結(jié)構(gòu)；具有的數(shù)據(jù)庫內(nèi)核特性使其有強大的歷史數(shù)據(jù)和事件的采集、儲存能力，又可同時作為歷史站和工程師站使用，信息高度集成，標簽容量大，*開放性的界面，易于使用，支持畫面和標簽數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)換導人，采用*開放的OPC、MODBUS、ODBC.TCP/IP等標準通信協(xié)議和應用標準化技術(shù)，支持第三方軟件和標準接口，可發(fā)展成為多種信息匯總的公用平臺,并且因其推出較晚還在不斷升級完善.
　　
　　3DCS操作員站改造實施
　　
　　3.1冗余的服務器/客戶機結(jié)構(gòu)實現(xiàn)
　　
　　鎮(zhèn)海聯(lián)合廠配置3臺PGPServer和3臺PGPClient,6臺操作站及其互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)全面實現(xiàn)冗余配置.

　　
　　如圖1所示，毎臺操作站都安裝冗余的以太網(wǎng)網(wǎng)卡，通過RJ45電纜連接到交換機上，2臺交換機通過跨接線實現(xiàn)冗余，任何一臺Client操作員站可以連接到任意一臺Server操作站，其中一臺Server操作站故障時，連接在其下面的Client操作員站能自動切換到其他Server操作站，切換時間很短，不影響任何操作，這樣只要有一臺Server操作站正常工作，就能保障3臺Client的正常運行，從而保障系統(tǒng)的正常操作.
　　
　　3.2歷史站的實現(xiàn)
　　
　　PGP的Srver正常的標簽庫容量是15000點，其中歷史庫容里1000點，但PGP作為歷史站，其歷史庫容景可以擴展至15000點，歷史站與普通的PGPServer^區(qū)別僅僅是軟件的LISENCE的不同，歷史站同樣也是一臺PGPServer,本廠配置的3臺PGPServer中包括—臺歷史站。由于本廠總共標簽庫不大，所有DCS標簽都設(shè)計成用歷史庫保存。PGP系統(tǒng)每天定期將報警信息和趨勢自動歸檔。正常情況下，PGP上能查看1周的數(shù)據(jù)，超過一周的數(shù)據(jù)需要通過PGP的程序HISTORY回復歷史數(shù)據(jù)后才能查看。PGP的存貯時間只受操泎臺硬盤容蛍的限制，完夠滿足歷史站的要求。
　　
　　3.3原OIS25畫面和標簽數(shù)據(jù)庫的轉(zhuǎn)換導入
　　
　　京OIS25il畫面和標答敉據(jù)庫坫通過工程師軟件COMPOSER進行轉(zhuǎn)換。標簽數(shù)據(jù)庫可以從操作臺或原工程師站中導出。由于本廠缺少原操作臺數(shù)據(jù)備份工具，數(shù)框是從原工程師站中導出.而工程師站的標簽庫與操作臺標簽庫未*同步，增加了一定的工作量。從原工程師站中導出標簽格式和內(nèi)容與PGP不*相同，部分內(nèi)容需要手動輸人或通過工具軟件進行轉(zhuǎn)換。
　　
　　3.4報警系統(tǒng)完善
　　
　　報警系統(tǒng)是人機界面的重要組成部分，報警系統(tǒng)的設(shè)計是目前DCS應用（特別是老機組DCS改造項目）的薄弱環(huán)節(jié)。DCSzui基本的“列表報警”功能也因“不實用”而被冷落。目前比較常用的是采用“光字牌”輔助鍵盤，由一些DCS設(shè)計了形式類似的報警畫面——“軟光字牌”,形式比較貼近運行人員,對運行操作有一定幫助。但“軟光字牌”設(shè)置較多，運行人員過分倚重,“列表報轚”中的其它信息（如時間、報警回歸等）易遭忽略。筆者認為PGP的報裝系統(tǒng)只要組態(tài)得當，“光字牌”的所有優(yōu)勢PGP都能實現(xiàn)，并且具有“光字牌”無法替代的優(yōu)勢。
　　
　　鎮(zhèn)海聯(lián)合廠將所有信號按信號所在區(qū)域劃分成16個大的報警組，每個報警組下面再設(shè)4個子報警組，子報警組實際上是按報警等級劃分。前面3級按信號的重要件依次定義,普通報警（如測量上的故障）定義為3級,影響某整個系統(tǒng)正常運行的（如自動調(diào)節(jié)、電源、重要輔機跳閘等）定義為2級，直接威脅機組安全運行的定義為1級。而4級只是機組正常運行的事件，不作報警，定義是將所有4級從報警列表上過濾掉，但在歷史庫中歸檔，以方便事故分析。前面3級報警信號觸發(fā)時采用不同的聲音報警。表1為報警組組態(tài)實例，表中數(shù)字為標簽的報警組定義。　　
　　PGP的即時報警系統(tǒng)有2種方式，一個是zui小報警窗口，在PGP制而下方可以顯示3條的報裝（顯示的數(shù)量也可以通過定義注冊表修改）,另一個是報警列表，功能比較豐富，該系統(tǒng)以報警組為內(nèi)容的樹型結(jié)構(gòu)，類似WINDOWS的資源管理器，支持報警內(nèi)容按組分別瀏覽。報警組菜單項不展開時能顯示該組下面zui級別的報警信號狀態(tài)，類似“光字牌”功能，非常直觀。
　　
　　光字牌只具有提醒鍵盤作用，在大zui報警信號同時出現(xiàn)時，光字牌只包括一些重要報警，并且不能區(qū)分報警前后，故障診斷還是需要依賴DCS進行，而PGP將報警按系統(tǒng)分組，報警內(nèi)容顯示全面，顯示報警觸發(fā)時間，既避免了因報警數(shù)量過多運行區(qū)分難的問題，又有利于故障的快速診斷。另外，PGP還有報警篩選、過濾等其它一些功能也是光字睥無法實現(xiàn)的。
　　
　　PGP的報警系統(tǒng)關(guān)鍵是DCS標簽庫的DBF正確定義，雖然這項工作還是比較復雜，但由于PGP的標簽庫是DBF格式文件，支持離線組態(tài)，所以可以對標簽庫進行逐步完善。
　　
　　3.5PGP與第三方軟件通訊的應用
　　
　　DCS與第三方軟件PGP采用*開放的OPC、MODBUS、ODBC、TCP/IP等標準通信協(xié)議和應用標準化技術(shù)，支持第三方軟件和標準接口，可發(fā)展成為多種信息匯總的公用平臺。
　　
　　例如鎮(zhèn)海聯(lián)合廠3臺機組的勵磁系統(tǒng)的報裝信息采用PGP的MODBUSRTU功能直接與PGP建立通訊，這種方式相對靈活、低成本，PGP的串口可以通過Nport進行擴展，使PGP的串口可以同時連接多個設(shè)備。連接的一個串口同時連接至不同機組的勵磁系統(tǒng)。PGP中只要定義注冊表和通訊信號的標簽庫就能實現(xiàn)，如圖1所示。本廠PGP與S1S系統(tǒng)通訊也是采用這種方式。
　　
　　另外，本廠又在今年對MARKV1E（燃機控制系統(tǒng)）和DCS的通訊進行改造，增加環(huán)網(wǎng)節(jié)點，使用ABB的BRC410卡件進行與MARKVIE的通訊，通過MARKVE與DCSCOMPOSER的通訊和PGP畫面的組態(tài)，使操作人員可以在DCS界而上同時監(jiān)視MARKVIE。
　　
　　3.6PGP安全防護
　　
　　PGP是基于WINDOWS操作系統(tǒng)，個人電腦上的病毒同樣容易感染到PGP，對整改DCS系統(tǒng)造成極大的危害。由于整個DCS網(wǎng)絡(luò)與外界是隔離的，DCS感染病毒的主要途徑是通過移動存儲介質(zhì)，個人電腦上通常采用WINDOWS安全策略的設(shè)置和安裝防毒軟件手段來提供系統(tǒng)安全。但PGP的Servei和各祌殺毐軟件不兼容，我們在PGP的Client上安裝殺毐軟件。所有移動存儲介質(zhì)對PGP數(shù)據(jù)的訪問用該臺PGP,通過PGP自身的網(wǎng)絡(luò)對其他PGP操作員站實現(xiàn)。雖然這樣，但是還是要盡zui限制移動存儲介質(zhì)的使用以及對移動存儲介質(zhì)使用前進行殺毒。而通過空白光盤刻錄是相對比較安全的PGP拷貝數(shù)據(jù)方。
　　
　　為了防止組態(tài)和數(shù)據(jù)丟失，對PGP進行定期數(shù)據(jù)備份非常重要。筆者采用2種方式同時進行備份：
　　
　　（1）通過PGP自己的網(wǎng)絡(luò)，對PGP整個硬盤進行交叉硬盤克隆備份，這樣的好處是系統(tǒng)崩潰時恢復很容易。
　　
　　（2）PGP組態(tài)文件的備份,通過PGP自身的工具SYSTEMSETUP,對組態(tài)文件進行導出。這種方式備份比較容易，但進行數(shù)據(jù)導出時必須將該臺PGP*停運退出。否則導出工程中容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)出錯無法再導入，這是因為標簽庫定義時有一些缺省項，如果PGP系統(tǒng)不停運，這些缺省項在導出時會將實際運行參數(shù)帶出來，再導入時會因為這些帶出來的參數(shù)不符合格式出錯。
　　
　　3.7PGP仿真
　　
　　PGP在沒有L1SENCE的情況下，是可以在普通電腦上安裝。這一點對PGP的學習和熟悉有很大的幫助，但安裝時應注意：
　　
　　（1）安裝PGP的電腦必須英文操作系統(tǒng)環(huán)境，否則運行時容易出錯；
　　
　　（2）PGP裎序在沒有LISENCE的情況下，可以試用1個月，但可以通過修改操作系統(tǒng)日期繼續(xù)使用；
　　
　　（3）PGP自帶信號模擬程序，可以對單個標簽或全部進行信號模擬，方便査看畫面符號的動態(tài)效果。
　　
　　4經(jīng)驗總結(jié)
　　
　　OIS25轉(zhuǎn)換的畫面中符號不能進再行修改，為了今后方便DCS完善，建議還是重新建立標準的符號庫。
　　
　　雖然PGP開放性好，但由于組態(tài)自由度大，也大大增加了組態(tài)的工作量，組態(tài)時需要注意的細節(jié)更多，為了更好的使用，需要不停的逐步完善。