ABB系统DCS远程柜通讯模件结构优化

ABB系统DCS远程柜通讯模件结构优化

赵文叶

（1.晋控电力同华山西发电有限公司，山西 忻州 034100）

摘要：基建期以来某电厂3号机组DCS系统由于部分现场设备距离集中控制室较远，因此需要设置远程站，通过远程站与控制室中的通讯模件实现数据的传输。由于通讯模件运行状态无法监视、设备老旧，故障率高，备件已经停产，对机组的稳定运行造成极大影响。因此对远程柜通讯模件结构优化是一个亟待解决的问题。本文通过对ABB系统远程柜模件通讯结构进行充分析研究后，提出了一种DCS远程柜通讯模件结构优化方法，保证了DCS系统远程柜通讯稳定，加强了对远程柜通讯模件运行状态的监视，填补了ABB系统远程柜模件状态故障后无法监视的空白，为其余同类型机组远程柜模件优化奠定基础。

关键词：DCS；通讯模件；远程柜；RFO810；结构优化

引言

分布式控制系统（DCS）广泛应用于工业自动化领域，其中远程柜通讯模件是实现设备间信息交互的关键组件。随着工业4.0和智能制造的推进，DCS系统的性能和可靠性要求不断提高。优化远程柜通讯模件的控制方式，可以提高数据传输效率、降低故障率，并增强系统的稳定性。本文将分析DCS系统中远程柜通讯模件控制方式的现状与问题，并提出优化策略[1]。火电厂作为重要的能源生产场所，其运行安全和效率至关重要。ABB系统作为火电厂的核心控制系统之一，其远程柜通讯模件控制方式对于整个系统的稳定运行具有重要影响。然而，现有的远程柜通讯模件控制方式存在一定的不足，需要对其进行优化研究以提高系统的性能和稳定性[2]。随着信息技术的发展，火电厂自动化控制系统的远程监控和操作已成为一种趋势。ABB系统作为火电厂中常用的自动化控制系统之一，远程柜通讯对于实现火电厂的高效运行和安全生产至关重要[3]。随着电力需求的不断增长，火电厂的规模和复杂性也在不断提高。为了保证火电厂的高效运行和安全生产，自动化控制系统的远程监控和操作成为必要的手段。ABB系统作为一种常用的自动化控制系统，其远程柜通讯功能对于实现火电厂的远程监控和操作至关重要[4]。

火电厂远程柜通讯的需求主要包括实时监控、远程操作和故障诊断等方面[5]。然而，由于火电厂的复杂性和远程环境的限制，远程柜通讯面临着一些挑战，如通讯延迟、数据安全和稳定性等问题。某电厂3号机组DCS系统采用ABB厂家所生产的Symphony plus 系统，由于通讯模件设备老旧，故障率高，备件已经停产，对机组的稳定运行造成不良影响。通过对25号远程柜通讯模件进行整体升级改造后，提高机组安全稳定运行，同时原来是通讯模件为其他远程柜提供备件，极大节约了改造费用。

1　ABB系统远程柜通讯模件结构

火电厂ABB系统远程柜通讯结构是通过通信网络将远程柜与远程监控中心进行连接，通过通信协议进行数据传输，实现对火电厂ABB系统的远程控制和监控。远程柜与远程监控中心之间通过通信网络进行数据传输。通信网络可以采用以太网、无线网络等方式进行连接。远程柜与远程监控中心之间的数据传输通常采用标准的通信协议，如Modbus、DNP3等。这些协议定义了数据传输的格式和规则，确保数据的正确传输和解析。远程监控中心通常会将从远程柜获取的数据进行存储和处理，以便后续的分析和决策。这些数据可以存储在数据库中，也可以进行实时处理和展示。某电厂3号机组DCS 25号远程柜所带为电气设备信息点，通过远程通讯模件IMRIO02及光缆将远程柜中的IO数据送到中控室电子间中的MFP12控制器中，实现数据传输和控制的闭环。目前3号机组DCS远程柜通讯模件结构实物图如图1所示：

图1 3号机组DCS远程柜通讯模件结构实物图

Figure 1 Physical diagram of the communication module structure of the DCS remote cabinet of Unit 3

基建期以来3号机组DCS系统由于部分现场设备距离集中控制室较远，因此需要设置远程站，通过远程站与控制室中的通讯模件实现数据的传输。由于通讯模件运行状态无法监视、设备老旧，故障率高，备件已经停产，对机组的稳定运行造成极大影响。因此对远程柜通讯模件优化是一个亟待解决的问题。长期运行以来DCS远程柜通讯结构存在以下问题：

通讯协议复杂：现有的通讯协议涉及多个数据包的交互，导致传输效率低下，增加了数据传输的延迟和不确定性，通讯模件运行状态无法监视[7]。

缺乏冗余设计：当前系统未配备备用通讯路径，一旦主路径出现故障，将影响整个通讯过程，严重时可能导致系统停机。

数据格式不统一：不同设备或模块之间的数据格式不一致，增加了数据转换和处理难度，导致数据传输错误和丢失。

硬件设备性能不足：现有硬件设备的处理速度和存储容量难以满足日益增长的数据传输需求，导致数据传输速度慢、效率低[6]。

2　远程柜通讯模件结构优化

3号机组DCS系统在电气某设备控制上使用25号远程控制柜，通过远程通讯模件IMRIO02及光缆将远程柜中的IO数据送到中控室电子间中的MFP12控制器中，实现数据传输和控制的闭环。通过对原有远程柜通讯模件结构的充分分析，利用FRO810模件搭建一套新型远程柜通讯模件结构，用来优化原有的通讯结构，提高ABB系统DCS远程柜通讯模件结构的稳定性。DCS远程柜通讯模件优化结构图如图2所示：

图2 DCS远程柜通讯模件优化结构图

Figure 2 Optimization Structure of DCS Remote Cabinet Communication Module

按照DCS远程柜通讯模件优化结构图对控制柜通讯模件进行优化，由于优化后的模件与部分I/O模件不匹配，需要对其内部的芯片进行升级优化。将原来的IMRIO02模件替换为RFO810，利用BRC410与RFO810实现远程柜与中心控制柜的通讯。RFO810实物图和接口说明图如图3所示：

图3  RFO810实物图和接口说明图

Figure 3 RFO810 physical diagram and interface description diagram

1、同一PCU柜内MFP12、NIS11、NPM12模件同时全部优化原则，将25柜中4块MFP12全部优化为BRC410，2块NIS11优化为NIS21，2块NPM12优化为NPM22。

2、25号柜中一对新的BRC410同时负责控制和远程通讯，优化原有的一对RIO02模件。

3、远程柜中用一对BRC410优化原有2块RIO02模件。

4、最后将控制逻辑下装到控制器中，并进行上电调试，系统稳定可靠运行。

DCS远程柜通讯模件结构优化后现场如图4所示

图4 DCS远程柜通讯模件结构优化后现场图

Figure 4 Field diagram of DCS remote cabinet communication module structure optimization

通过对3号机DCS系统25号远程柜通讯模件结构优化后，在优化过程中充分考虑系统的兼容性与扩展性需求，以便未来升级或扩展系统时能够方便地进行设备替换和功能扩展；通过对系统运行数据的实时监测和分析，发现潜在问题并采取相应措施进行改进，不断提升DCS系统性能和可靠性；消除了DCS系统电源、通讯、控制器隐患，新增了DCS系统对远程柜通讯模件状态的监视功能，确保DCS系统的可靠性。

3　总结

　　本文通过对ABB系统DCS远程柜通讯模件结构的分析，并结合某电厂3号机组25号远程柜目前通讯结存在的问题，提出了一种ABB系统DCS远程柜通讯模件结构优化的方法，并在3号机DCS系统25号远程柜进行实施并验证。通过利用上述方法对3号机25号远程柜通讯模件结构进行优化后，消除了电源、通讯、控制器隐患，确保DCS系统的可靠性；加强了对远程柜模件状态的监视，填补了ABB系统远程柜模件状态故障后无法监视的空白，为其余同类型机组远程柜模件优化奠定基础；2022年5月至今，DCS未发生通讯故障，保证了机组运行的可靠性。

参考文献：

[1]  杨一明.基于DCS的电厂燃油系统远程控制改造[J].仪器仪表用户,2020,27(04):102-104+35.

[2]  李爱军,吴月玲,王峰.集散控制系统改造方案及运行评价[J].中国氯碱,2021(09):28-30.

[3]  黄福彦,孔谨,沈世侨.欧美集散控制系统在中国中端市场竞争战略[J].现代企业,2021(03):128-129.

[4]  李波,倪云涛,张金明.ABB DCS集散控制系统在焦油蒸馏系统中的开发与应用[J].科技传播,2011(14):107+106.

[5]  ABB为全球最高效电厂提供增效节能技术[J].电气应用,2008(08):3.

[6]  李珍. ABB中国公司工业自动化控制系统营销策略研究[D].兰州交通大学,2021.

[7]  梁雪.火电厂热工自动化DCS控制系统的应用浅析[J].中国设备工程,2023(14):53-55.

收稿日期：xxx-xxx

作者简介：赵文叶（1994-），女，硕士，助理工程师，主要研究方向为大型发电机组水、煤、油系统化验及化学在线仪表监测控制方向。