关于进行DCS升级改造的技术分析

关于进行DCS升级改造的技术分析

秦晓东韩志霞

（山西漳泽电力股份有限公司漳泽发电分公司山西省长治市046021）

摘要：以山西省漳泽发电分公司#4机组DCS改造为例，介绍改造方案的制定过程，改造中的亮点，及解决问题的方法，并对改造效果进行评价。

关键词：DCS升级改造；实施过程；改造亮点；效果分析

一、引言

漳泽发电分公司4#机组是215MW燃煤机组，于1990年投产运行。2001年进行DCS改造，采用的是北京国电智深控制技术有限公司的EDPF-2000分散控制系统，为该公司第一代产品。经过13年的连续运行，迫切需要进行升级改造，以满足机组稳定运行的需要。本文就山西省漳泽发电分公司#4机组DCS改造整体过程中的方案选择、改造实施过程进行介绍，分析，给需要进行相关同类型改造单位提供一些经验和方法予以借鉴。

二、DCS升级改造前的情况

漳泽发电分公司#4机组DCS系统主要配置为：机柜18套；工程师站1套；操作员站5套；冗余的控制站（DPU）13套，历史站１套；通讯站１套。DCS逻辑组态工作需要在DOS操作系统环境下进行。

随着技术的发展，DCS软、硬件不断推出了新版软件、新型硬件，在性能提升等各个方面都有了很大的进步；DCS组态软件也升级到可以在WINDOWS界面下进行操作。漳泽发电分公司#4机组由于DCS机柜内原卡件及DPU站于新版硬件在体积、尺寸、安装方法等有着截然不同的区别，软件升级需要在硬件支持的基础上才可进行的原因，因此没有对原DCS软件及DPU站、卡件进行升级改造。

三、DCS升级改造的必要性

#4机组DCS系统改造后已连续运行十三年，已超出了行业内DCS设备的正常服役时间。且为DCS厂家的第一代产品，先天存在很多不足，因此累积到现在，存在的问题非常严重：

1、使用时间长，设备老化，故障率高。

2、电子设备技术发展迅猛，DCS系统更新换代周期缩短，导致DCS硬件备件购买困难。

3、另外此系统设备连续运行已达13年，如果运行中DCS系统发生硬件损坏故障而无法修复，DCS系统有可能将无法恢复正常运行，造成整台机组的瘫痪。因此急需对#4机组DCS系统进行升级改造。

四、DCS升级改造方案分析

由于进行DCS升级改造涉及的方面比较多：资金、现场设备、电缆接线位置、长度；检修时间长度等，我们组织专业人员进行了多次分析讨论、研究，初步确定了两种改造方案：

改造方案一、设计专用通讯接口，仅将DPU控制器进行硬件升级改造。

此方案的优点：改造费用相对较低，改造范围不大，需要的改造时间预计为3~5天。改造风险小。

此方案的缺点：只能解决DPU控制器问题，卡件仍为原型号，存在卡件备件无处购买及维修的问题，系统扩展问题未能解决。

改造方案二、将整套DCS设备全部进行彻底改造。

此方案的优点：采用现在主流的DCS软、硬件设备，可一次性解决DCS系统存在的诸多问题，满足长时间运行的实际需要。

此方案的缺点：改造费用相对较高。需要的改造时间预计为60天。

随后经过长时间的论证，确定了升级改造原则：有效控制成本（最大程度的不更换和移动电缆）、最小工作量、合理利用检修工期（工期控制在30天内）、确保DCS升级改造后性能和效果。

由此重新制定出一个比较折中的方案：

改造方案三、继续选用原DCS厂家硬件设备，并在原基础上对硬件进行部分升级

改造，保留全部配套电缆和部分设备；不对DCS逻辑组态软件进行升级，将各类应用软件升级到功能更加完善的最新版本。

此方案的优点：有效控制成本（最大程度的不更换和移动电缆）、最小工作量、合理利用检修工期（不重新进行组态，工期可控制在30天内）、可确保DCS升级改造后性能和效果。采用于其他机组相同的DCS硬件，利于设备维护和减低硬件储备费用。

此方案的缺点：DCS逻辑组态软件未得到升级，仍不能实现在线修改逻辑等功能。

五、升级改造工程实施

在2014年#4机组B级检修期间（工期35天），进行了#4机组DCS升级改造。

（一）、改造工作内容：

1、DCS系统上位机软件数据及DPU站组态文件备份；

2、各DPU站接线插头及需重接的线临时做标记拆除；

3、新更换的DPU、卡件及背板安装；

4、各DPU站接线插头恢复，接线恢复；网线，IO通讯线连接；

5、上位机安装；

6、DCS系统上电，检查调试。

（二）、工作步骤：

1、办理工作票，三措。

2、执行安全措施：退出#4机、炉侧所有保护开关；退出#4机组6KV、380V及#4机380V保安段联锁开关。停#4机组所有调整门电源。拔掉各DPU站所有卡件信号插头。

3、DCS系统各上位机软件数据备份，各DPU站组态文件上载备份。

4、DCS系统停电。

5、标记各DPU站所有卡件信号插头。

6、所有DO输出的外部回路做安全措施：停电或甩线。

7、拆除各DPU站正面端子排接线。

8、拆除各DPU站卡件信号插头。

9、拆除各DPU站电源线、网络线，做好标记保留好。

10、拆除各DPU站的电源、DPU、卡件及安装框架。

11、各DPU站新更换的DPU、卡件、电源及背板安装。

12、根据保留插头上的标签，连接插头。用扎带固定。

13、恢复各DPU站正面接线。

14、安装工程师站，将备份的软件数据导入。安装历史站、各操作员站、通讯站。

15、DCS系统送电。

16、依次对各DPU站下载备份的DPU组态文件。

17、对所有站点进行点目录更新，并进行主副站同步：另外进行主副站ECBW软件切换，以及断电复位硬切换的测试。

18、重启动所有站点，关闭所有副站。初始化所有站点目录。

19、启动所有副站，进行主副站同步。

20、重新进行一次系统各站点目录更新。

21、进行功能检查与测试工作。

22、检查确认所有#4机组DPU站运行正常后，恢复所有调整门电源，投入保护开关及联锁开关。

23、进入#4机组检修调试阶段。

六、DCS升级改造后效果：

通过本次DCS系统升级改造，首先降低了DCS系统故障率，可大幅提高DCS系统的无故障运行时间，保证机组的稳定控制、运行。且由于新型DCS硬件运行稳定，预计五年之内不需更换，降低了设备的维护费用，节省了DCS改造费用。

七、在漳泽发电分公司#4机组DCS升级改造中的亮点：

（一）、最大程度的保持原DCS控制电缆不动的情况下，重新对机柜内部空间结构进行合理安排。在保持原DCS系统机柜框架不动的情况下，变更模块配置方式。

升级改造后采用国电智深DCS系统第三代产品，DPU控制器采用模块化设计，故障率低，技术更为先进可靠。DPU控制器及IO模块电源均为24V，体积更小，功耗更低，稳定性更好。

机柜内部经过重新设计、改造后，既能安全可靠地放置升级后的EDPF-NT第三代IO模块，又能保持原有控制电缆接线位置不变。从而达到不需要更换控制电缆，节省投资，保证工程安全的目的。

（二）、在不改变原DCS逻辑组态内容、方式的基础上，将各类软件升级到功能更加完善的最新版本，全面提升性能。

本次升级改造不改变原逻辑组态内容，不需对程序重新调试试验，在更大程度的保证工程安全，适应检修工期的前提下，通过对控制器及上位机系统软件升级，大幅提升了DCS系统性能。

1、对DPU控制器软件进行升级。

本次升级，将原DPU系统软件版本有7.0升级为9.2。提高了DPU底层运算扫描速度，更加安全稳定。同时增加了组态算法模块。

2、对上位机各应用软件进行升级。

本次升级将操作员站、工程师站使用的系统软件由原来的4.0升级为NT5.2。同时将原先历史数据保存时间由三个月提升到一年以上。

（三）、采用旧瓶装新酒的方案进行短时间改造，节约改造费用。

正常情况下，如进行一台机组的全新DCS改造工作，最少需要70——80天工期，对所有DCS设备及相关电缆进行拆除；安装新DCS设备及进行相关电缆的敷设、接线。而本次#4机组DCS改造项目，只有打破常规，不走寻常路。制定了突破性的改造方案：

1、仍然选用国电智深设备并在原基础上进行升级改造；保留原DPU机柜、操作台、全部配套电缆和部分设备，保持原来的DPU柜及电缆接线不动，拆除卡件以及DPU站等设备。

2、制作专用卡件底座，能与原系统I/O插头直接连接。

3、安装卡件、DPU站底座。

4、对DPU供电电源进行改造，将交流220V改为直流24V。

5、安装新型DPU及卡件等设备。

6、不重新进行控制逻辑的组态，将各类型软件升级到功能更加完善的最新版本，将原DCS组态文件导入到新型DPU内。在提升系统性能的同时避免长周期的调试和试验，缩短工期，保证安全。

八、漳泽发电分公司#4机组DCS升级改造后存在的问题及推广应用前景

在本次改造中，由于改造时间的限制，没有对组态软件进行升级，导致系统遗留一个问题：DCS系统逻辑组态仍然在DOS状态下进行，不能实现当前主流DCS系统在Windows界面下的在线组态功能。

通过本次DCS系统升级改造的成功经验，可以给需要进行相关同类型改造单位提供一些经验和方法予以借鉴。