南自TCS3000DCS系统改进与升级

南自TCS3000DCS系统改进与升级

张瑞

（华电湖北发电有限公司黄石热电厂检修维护部湖北黄石435000）

摘要：本文介绍了华电湖北发电有限公司黄石热电厂#210机组在投产初期，DCS系统（南自TCS3000）所遇的一些故障与问题，针对问题以及进一步的分析，分步实施，解决了问题与故障，为机组顺利投产，安全运行奠定了基础。

关键词：DCSTCS3000顺控；保护；改进；开发

1.引言

DCS（DistributedControlSystem）——分散控制系统，完成电厂发电过程中数据采集、过程控制、顺序控制、高级控制、报警检测、监视、操作，对数据进行记录、统计、显示、打印等处理。目前广泛应用于大型机组的监控，它对确保机组的点火、冲转、启停以及安全经济运行发挥了重要的作用。目前广泛应用于大型机组的监控，它对确保机组的点火、冲转、启停以及安全经济运行发挥了重要的作用。

由此可知，DCS系统对可靠性、稳定性的要求是非常高，然而，我厂脱硫以及30万机组DCS系统使用的是南自DCS－TCS3000系统，该系统由于软件公司开发能力不足，开发使用周期不长等诸多原因，在我厂脱硫以及３０万机组自安装投运至今，出现多次软硬件的问题，该系统的故障率一直比较高，对我厂机组设备的安全稳定经济运行带来了诸多隐患。

2.DCS系统故障情况概述

TCS3000的DCS系统因为其开发能力的不足以及使用周期不长，其故障率高主要表现在：

1.相关保护设计不够完善，如温度没有设计速率保护。

2.组态中顺控逻辑不完善，模块功能有所欠缺。

3.操作员画面刷新慢，有时个别画面的刷新长达10数秒钟。

4.各接口站有死机和掉网现象发生。

5.历史数据保存时间不长且历史数据存在丢失情况。

以上是该DCS系统故障的主要表现形式，可想而知，如果此类故障发生的频率上升，对机组的经济运行甚至安全运行是极大的隐患，因此，我们必须想方设法降低DCS系统的故障率，确保机组的安全经济运行。

结合DCS系统自身的问题，以及查阅相关的技术资料，得到以下的出现问题的主要地方：1.下位组态软件中组态模块设计不完善，需要进一步进行对相关模块的完善与编写，如它的FB_PT100模块输入相关热电阻信号，未有相关速率保护设备，会信号突变造成保护误动。再者其顺控相关功能块没有序号状态指示，导致顺控反馈信息不全，顺控相关组态庞大且不易查找；2.主辅IO服务器采用DELL商用计算机，DCS系统投产初期，服务器采用的是DELL商用系统计算机，DCS系统运行所有的操作、查看、调取历史功能都是通过服务器与下位DPU来实现，其商用计算机远远达不到DCS系统所需的数据处理存储能力要求。3.历史数据存储与操作站没有分离，历史数据与#3操作员站竟然采用同一台计算机进行，并且历史数据存储容量仅为3个月的有效时间，不满足机组安全生产的需求。并且#3操作员站为锅炉主盘操作员站，历史数据存储不仅会影响数据的安全性还会对操作员站的操作造成影响。4.上位软件设计不合理，对上位软件的学习与研究，发现上位软件在开发深度上还有进一步深度优化的可能，上位软件的画面并没有采取分离，造成每次读取画面时，都需要对报警数据进行刷新操作，并且投产初期的控制语言算法是导致操作员站画面刷新较为缓慢的原因。

3.针对故障点，分步实施，提高DCS可靠性

针对以上的种种问题采取了有针对性的方案，并对其进行逐个解决：

一．针对其相关保护组态没有不够完善：

查阅了相关TCS3000组态软件的MOXGRAF的各类模块说明，对相关重要辅机保护上的温度点（如磨煤机、送引风机、一次风次等）输入模块进行重新设计，重新加入FB_RTD_BH模块，其中加入了“Inertia”超前滞后模块，对温度输入相关信号在发生突变的量进行判断，在每秒变化超过±5℃时，对该点的品质判断（QC）为坏点，及时对其进行切除保护，保证了保护不发生误动作，在画面上添加了相应的复位按钮，在相关温度点恢复正常后，能记手动复位操作再使该温度点投入到正常的保护当中。

二．针对其组态中顺控逻辑不完善：

在南自TCS3000中下位组态软件中顺控相关模块有FB_SGC、FB_STEP、FB_END相关模块，可以基本满足相关程控需要，但其程控步骤中缺少相关步顺计数以及相关步顺状态指示功能。（如我厂的布袋吹灰程控逻辑，就无法准确判断吹扫为哪个脉冲阀）我在其相关步顺模块FB_STEP中加入相关的触发计时模块（TON）以及设计相关与上位联系点，这样对顺控的运行状态以及运行循环时间都可以让运行人员进行直观的了解，从而确保设备的安全稳定运行。

三．主辅IO服务器采用DELL商用计算机：

1.利用机组大修期对DCS系统的IO服务器进行升级改造，将原有的DELL商用计算机拆除，安装IBMX3400M3专业级服务器，并对相关的服务器网络进行改造又及重新布线。

2.对上位软件针对新的服务器进行优化配置，打开多核处理功能，针对上位软件需求的：历史数据记录功能；显示功能；报警功能；I/O服务器通讯功能等进行多核并行运行，达到性能最优化运行。

四．历史数据存储与操作员站没有分离：

1.在完成服务器的重新部署安装后，我们针对历史数据存储的服务器进行了优化，将历史数据存储功能从原来的#3操作员站中并入到辅服务器中。

2.针对历史数据的存储空间以及数据安全性的问题，我们加入了双硬盘热备份的模式（磁盘阵列的RAID1模式），即一对硬盘存储历史数据并相互备份，从而确保了历史数据的安全与稳定性，并且通过服务器加装阵列系统得到了足够存储2年历史数据空间。

五．软件设计不合理：

1.针对上位软件设计的问题，重新制作和编译了新的模板，引用了功能窗口的分离技术，将原本每次都需要刷新的报警记录窗口、设备信息窗口、按钮窗口变成每次刷新只刷新设备信息窗口，从而减少了对报警记录窗口的重复读取，减少数据的加载量，使刷新的效率更高。

2.针对软件易出现的假死现象，使用上位软件的编程语言C-CODE开发相应的子程序，在出现假死的现象后进行自恢复功能，避免假死等现象的发生。

以上对DCS系统上下位软硬件的改造以及开发工作，都是本人根据实际情况，结合以前工作维护的经验完成，在南自的TCS3000系统使用上属于首次使用，使该系统的应用更加稳定可靠，并得到了国电南自公司调试与开发人员的肯定。

4.取得成果与改进中存在的问题

#210机组在2011年大修后，针对故障的所有实施项目完成，不仅使DCS系统的稳定度和可靠性进一步提升，但改造的过程并非一帆风顺，需要我们及时的发现问题和解决问题。

1.TCS3000中的上下位软件不熟悉，它的编程软件上位软件名为C-CODE语言是一种基于BASIC与C语言的高级程序语言，需要大家对调试代码不停的熟悉与调试，才能设计出更加完美的程序，下位软件是MOXGRAF特有功能块组态软件，软件库模块类型比较少，相关模块需要自己不断设计完善。在整个过程中，在无人指导的情况下，根据自身所学，经过多番调试，最后才使上下位软件设计最优化。

2.服务器的安装，对于在TCS3000上使用服务，就连南自本厂的人员都不能很好的提供服务与支持，我们只得根据自身特点以及所掌握的DCS知识，自已一步步的安装服务器软件设计，起初安装WIN2003并不能良好支持服务，只有采用WIN2003SERVER企业版，才能充分的发挥服务器性能。

以上只是此次改造过程所遇的一小部分问题，最后，克服了一系列的问题，才使得我们的DCS系统更加完善与安全，同时，课题也引起了厂家的重视，给予了大力的支持与帮助。

5.展望与总结

通过此次DCS改进与升级，让我们对TCS3000DCS系统有了更深一层次的认识与了解，更深入拓展了系统的延展性。并且，有效的发挥系统的各项功能，增强了DCS系统稳定性，本项课题的开展可以为采用了TCS3000DCS系统的机组提供安全、稳定的良好性能提升。