谈公用系统 DCS 升级的方式与措施

谈公用系统 DCS 升级的方式与措施

楚乐

大唐韩城第二发电有限责任公司，陕西韩城 715400

摘 要：

随着现代控制结束的逐步发展，火力发电厂 DCS 系统控制也在不断更新，一些旧 DCS 系统 由于硬件老化，需要进行软硬件改造。本文介绍了大唐韩城第二发电有限责任公司二期脱硫 控制系统由和利时 MACSV1. 1.0 系统升级至 MACSV6.5.2 版本，针对公用系统无法长时间停运 情况下对系统软、硬件进行逐一升级的新方法与措施。

关键词： 可靠性、DCS 升级

大唐韩城第二发电有限责任公司二期为 2*600MW 燃煤发电 机组，脱硫 DCS 系统采用杭州和利时公司生产的 HOLLIAS MACS V1.1.0 分散控制系统，DPU 硬件型号为 SM201 ，IO 卡 件为 SM 系列。二期脱硫 DCS 控制系统分为两个工程，由#3 脱硫以及公用系统工程，#4 脱硫系统工程两部分组成。这两 个工程通过管理级网络进行合域，实现数据互访。由于该控 制系统运行时间超过 10 年，硬件故障率高以及网络结构的 特殊性造成 DCS 控制系统可靠性差。公司于 2016 年超低排 放改造期间对#4 脱硫 DCS 系统进行软硬件升级工作，升级为 和利时 HOLLIAS MACS 6.5.2 分散控制系统。#3 脱硫系统以及 公用系统为一个工程，二期机组运行方式难以满足升级需 要，升级工作无法正常开展。但由于新升级后两种不同版本 的控制系统无法解决数据通讯问题，公用设备的操作完全由 #3 单元机组完成，造成#3 机组运行人员工作量加大，人为 故障因素加大，所以升级工作势在必行。众所周知，DCS 系 统升级工作一般包括控制器以及控制站等硬件的更换以及

控制系统软件版本的更换。这就意味着需要对控制系统断电 停运，公用系统设备无法长时间停运导致#3 号机组脱硫工程 无法正常升级。本文主要介绍在 MACSV1.1.0 系统正常运行， 同时构建 MACSV6.5.2 系统，让两个系统在原交换机上并行。 然后对各个控制器逐一进行升级，降低系统升级对运行机组 的影响。

系统概况：

#3 脱硫以及公用 DCS 系统共设置操作员站 2 台，工程师站 1 台，历史站 1 台，OPC 站 1 台，DPU 控制器 10 对（其中公 用设备 5 对、3 号单元机组 5 对） 。系统网络由三级网络组 成： 分别为监控网络 MNET,系统网络 SNET,控制网络 CNET 。 监控网络采用冗余高速以太网链路、采用 TCP/IP 协议，IP 分 配采用固定 IP ，网段设置为 130.0 和 131.0 。系统网络 SNET 采用高速工业以太网、采用 HSIE 通讯协议。系统网络中的中 心交换机与监控网中的交换机为两个不同的交换机，因此和 利时 MACSV1.1.0 系统中有 4 个交换机。控制网络 CNET 位于 现场控制站内部、完成实时输入/输出数据和从站设备诊断信 息的传送、采用 Profibus-DP 现场总线。工程师站有两根网线 连接至系统网络，控制算法的修改以及组态部分通过这两根 下装网线实现对控制器的修改下装。其网络示意见图 1。

图 1

升级概况：

将控制系统由 MACS V1.1.0 升级至 MSCS V6.5.2 系统的主要工 作： 更换所有控制器以及相应机笼，控制器由 SM201 更换为 SM220、主控机笼由 SM120 更换为 SM122，更换 2 台操作员 站、增加 2 台历史站以及 1 个工程师站。

为了保证机组升级顺利进行，在停运前将工程文件以及数据 库交由和利时厂家进行数据库编译、工程升级工作。将新的 工程文件和原工程文件进行离线核对，确保新工程文件功能 与升级前保持一致。

升级核心问题

由于#3、#4 机组无法同时停运，公用系统的升级过程中还要 满足#4 机组正常生产需要。公用系统的 5 对控制器无法同时 停运。针对控制系统升级后的网络结构变化，提出了将旧系 统保留的情况下对控制器进行逐一升级逐一恢复的方案。升

级后的控制系统结构见图 2：

图 2

实施方案：

类比 MACSV1.1.0 和 MACSV6.5.2 系统网络结构，核心是利用 现交换机搭建一个环网，同时不影响原系统数据传输。按照 上述原则计划利用 128 、129 交换机实现，将 130 、131 交换 机进行集联，拓展为同级交换机。

具体步骤如下：

1 、保留原工程师站，安装新工程师站，将原工程师站到控 制级交换机（128.129）的两根下装网线配置到新增工程师站， 将其地址分别设为 128.0.1.90；129.0.1.90 。 2 、将监控网交换机和系统网交换机进行集联。 3 、将原操作员站（OPR93）更换为新操作员站，并将网线安 装至新操作员站，新增操作员站地址分别为 128.0.1.93 ； 129.0.1.93

4 、拆除原系统的冗余备用服务器，安装新增历史站，将网

线安装至新历史站，地址分别为 128.0.1.91；129.0.1.91 。至 此原控制系统配置为单操作员站（ OPR94）、单服务器、原 工程师站。新系统配置为单操作员站（OPR93）、单历史站、 新增工程师站。

上述工作结束后运行人员可通过操作员站（ OPR94）对公用 系统以及单元机组进行监视、控制，保证 MACS5 系统可以正 常运行。且新工程师站、历史站、操作员站已连接至系统级 交换机上，将配置组态文件下装到历史站以及操作员站，借 用了原交换机构成了一个没有控制器的 MACS6.5.2 系统。 5 、对控制器进行逐一升级： 将单一控制器所管辖设备切换 至就地，加强巡视以及减少不必要的操作，控制器切电后对 控制器以及机笼进行更换，确认拨码地址正确后上电。通过 MACS6 工程师站将离线组态文件下装至该控制器内。 6 、下装结束后对该控制器所辖设备画面逻辑进行试验传 动，保证设备可靠运行。运行人员通过新操作员站对设备进 行监视、控制。 7 、确认无误后对剩余控制器进行逐一升级，控制器升级结 束后拆除旧系统遗留下的操作员站、冗余服务器以及原工程 师站。安装一台新操作员站以及冗余历史站，配置文件下装 结束后单元机组升级工作结束。

8 、合域： 原控制系统合域方式为管理级交换机互联。4 号脱 硫控制系统只含有 5 对控制器，交换机为原 128 、129 交换

机，管理机交换机 130 、131 未拆除，将 130 与 128 交换机 集联、131 与 129 交换机集联后利用原合域网线实现两个工 程合域。至此二期脱硫两个工程可以实现数据互访，升级完 成。。

结论

DCS 系统性能劣化是系统升级需求的根本原因，在 DCS 系统 初期投入使用时，技术参数一般略高于设计规格，充分满足 客户需求，。但是在系统使用过程中，伴随性能参数劣化造 成用户要求的不匹配，而用户为满足生产的实际需要不得不 考虑系统升级问题。我公司二期脱硫 DCS 控制系统升级为和 利时 MACSV6.5.2 版本后，系统运行可靠性高，两个工程的 合域使得公用系统设备可以由 3、4 号机共同控制，减轻了 3 号单元机组运行人员操作压力。系统的稳定保证了机组安全 可靠地运行。

参考文献：

【 1】 HOLLIAS MACS V6.5.2 用户组态手册 V1.0 杭州和利时自动化有限公司 2014.04