吴泾热电厂30MW机组的SCS原采用美国莫迪康(MODICON)可编程控制器984系列,以双机热备的方式组态,MODSOFT软件为编程工具,以MB的方式和上位DCS通信。此次SCS升级改造,采用MODICON的QUANTUM系列卡件,并以WINDOWS平台下CONCEPT作为编程软件,组态添置了冗余电源模块,改变了原SS与DS上位系统的通信方式。通过加装上位监视软件,增加了原SCS的稳定性,提高了原程控系统的功能。
1 原SCS系统存在的问题
吴泾热电厂在20世纪90年代初投运的2台300MW火电机组,原SCS控制系统自投运起一直运用至今。该系统主要控制六大风机、空预器、给水泵、凝泵、真空泵、疏水系统等的相关连锁和保护功能。原系统采用MODICON-984系列的PLC系列的卡件,以双机热备组态CPU,由9个远程站、35个机架、2700余点I/O信号构建了该系统。经过十几年的运行,主要存在以下问题:
(1)设备老化,设卡件性能不稳定。该系列控制卡件早已停产,品备件无法采购。
(2)系统组态不合理。原控制系统采用单电源卡配远程站设置,并在该远程站下串接2~3个I/O机架,如果该远程站电源或通信出现故障,会导致该远程站及下带的I/O信号全部失去,后果非常严重。
(3)原SCS-PLC控制系统与DCS通信方式为MB方式。由主通信卡件和备用通信卡件各引1路MB通信线至上位DCS侧通信卡件上。然而,当PLC侧CPU热备切换后,MB通信也随之切换,但上位DCS侧通信卡件仅在DCS通信卡件故障时才会切换,不会因为下位系统通信切换而切换。所以,实际工作情况是当PLC侧热备切换,上位DCS系统却无法跟随PLC侧MB通信切换而切换,造成通信中断。
(4)编程软件为WIN98平台下的MODSOFT软件,已经无法适应现在常用操作软件的要求,备份非常不便。
2 SCS系统的硬件升级改造
原SCS系统采用MODICON 984系列CPU作为本地站,以P890、P810等电源通信模块和同轴电缆方式构建起9个远程站、35个机架、2700余点I/O信号。I/O模块都为标准的交流220V输入模块,直流24V输入输出模块,继电器输出模块等。所以,模块更新升级到QUANTUM系列,基本为一一对应的更替。本地站采用140CPU534配置,I/O模块采用140系列对应模块。由于QUANTUM系列主板最大为16槽,原MODICOM 984系列主板最大为10槽,通过合并一些原配置卡件较少的机架后,将原来35个机架降至29个机架,节省了不少安装空间。
3 SCS系统组态优化及电源冗余配置
原SCS系统采用单电源卡配远程站设置,并在该远程站下串接2~3个I/OP机架。这种组态安全稳定性较差。一旦电源卡出现故障,可能导致该机架失电,以及同在一个串接回路中的2~3个I/O机架全部失电,这些机架上I/O卡件所带的I/O点全部失去,造成严重后果。我厂曾经因为SCS系统电源卡发生故障,造成重要辅机跳机,甚至发生MFT的事件。考虑到SCS系统在主控系统中的重要地位,此次升级改造将SCS系统进行组态优化及冗余电源的配置。
组态优化是将原来2~3个串接连接的I/O机架各自独立组态为远程站,每一个机架出现电源通信故障都不影响其他机架的正常工作。另外,将远程站原单电源配置升级为QUENTUM系列冗余电源配置。当其中某一电源卡发生故障,冗余电源将独立为机架供电,并显示故障指示灯,提示维护人员更换电源卡。
4 解决SCS系统与上位DCS系统通信切换问题
原SCS本地主站和热备站各有一条MB通信线与DCS主备MB通信卡相连。如果SCS出现主备切换,即原主站MB通信线切换到了热备站MB通信线,而上位DCS MB通信卡并没有因此而切换,造成SCS与DCS通信中断。通过此次升级改造,将原MB通信方式升级为MB+通信,主站和热备站MB+通信线通过MB+分支器合成一路送至DCS处,再由MB+分支器分为两路连接到DCS主备MB+通信卡上。由于SCS侧主备切换,MB+通信卡采用相同地址,DCS侧可将该地址组态于MB+通信协议中,无论SCS侧主备如何切换,DCS侧都能通过MB+分支器查找到SCS侧处于工作的PLC本地站与之通信。同样,如果DCS侧出现主备切换,也通过MB+分支器仍然保持与SS的通信联络。
5 SCS编程软件的升级及上位软件加装
原SCS编程软件是20世纪80年代的产品MODSOFT。该产品为16位DOS下的应用软件,无法安装于现有32位的操作系统(如WINXP)中,备份仍使用3英寸磁盘,既不方便也不可靠。而且,MODSOFT只能作为LL984一种语言的编程工具,功能相对单一,编程器与PLC的通信方式为并不很稳定的MB通信方式,数据通信量较大的时候,速度显得比较慢。
通过升级,编程软件使用WINXP平台下CONCEPT。MODSOFT可直接通过转换工具向CONCEPT转换,无须重新编程,但个别功能块参数需重新设定。而且,CONCEPT支持TCP/IP通信,将原来编程器与PLC的MB通信改为TCP/IP通信,既提高了通信速度,又加强了通信的稳定性。
在软件升级过程中,还加装了一套上位软件INTOUCH。一方面,在该上位软件中添加了相关设备的画面,使系统维护更加直观;另一方面,在该上位软件中添加了报表功能,将PLC中出现的状态信号顺序记录下来,便于分析。
6 结语
现今的控制系统种类繁多,升级更替的速度非常快。MODICON作为在电厂应用非常广泛的一种程序控制系统,近年来升级成QUANTUM、UNITY或者其他系列产品的工程屡见不鲜。通过此次SCS系统的升级,在更新了系统相应软硬件的同时,还加装了冗余电源的配置,解决了与上位DCS通信切换的问题,并安装了上位软件提供监视功能,提高了原系统的可靠性和监控功能。
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