熱網(wǎng)DCS系統(tǒng)軟件優(yōu)化

宋 戈

（大慶油田熱電廠熱工分廠，黑龍江 大慶 163000）

1 系統(tǒng)現(xiàn)狀

油田熱電廠熱網(wǎng)DCS控制系統(tǒng)采用SIEMENS公司的產(chǎn)品SIMATIC PCS7版本5.0開發(fā)的 基于windows NT 4.0英文版系統(tǒng)運(yùn)行 屬于典型的服務(wù)器/客戶機(jī)模式的DCS控制系統(tǒng)。硬件采用雙總線通訊上掛2個(gè)DPU（分散控制單元）實(shí)現(xiàn)過程測(cè)量和控制功能，配備三臺(tái)操作員站，分別放置在三臺(tái)機(jī)組的單元控制室內(nèi)，每個(gè)站均可對(duì)熱網(wǎng)實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控操作，起到相互備用的作用，1個(gè)工程師站。1：1冗余的通訊接口卡設(shè)計(jì)有傳輸出錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)，一條網(wǎng)絡(luò)故障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到另一條網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通訊，保證通訊的可靠性。熱網(wǎng)DCS控制系統(tǒng)自2003年改造至今，已經(jīng)歷6年連續(xù)運(yùn)行。

熱網(wǎng)2005年5月供熱面積達(dá)416萬平方米，截止2006年5月供熱面積達(dá)560萬平方米，截止2007年12月供熱面積達(dá)660萬平方米。根據(jù)大慶市供熱辦的要求，2008年龍鳳地區(qū)新增的供熱面積124.1萬平方米，東風(fēng)新村地區(qū)新增的供熱面積113.43萬平方米以及2007年已建待供的116.67萬平方米由油田熱電廠承擔(dān)供熱任務(wù)。

2009年底油田熱電廠需要承擔(dān)的供熱任務(wù)為1014.2萬平方米。自從2003年系統(tǒng)調(diào)試到正常使用頭三年期間，DCS系統(tǒng)運(yùn)行情況良好，而且大大提高了生產(chǎn)效率。 自2006年開始隨著供熱面積逐年增加，DCS控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)數(shù)量也隨之增加，累計(jì)I/O點(diǎn)數(shù)量將近2000點(diǎn)。在I/O點(diǎn)數(shù)增加的過程中發(fā)現(xiàn)，原配置的硬件的負(fù)荷率最高達(dá)到96%，在這樣的情況下，系統(tǒng)不僅常常出現(xiàn)死機(jī)，當(dāng)達(dá)到90%以上的時(shí)候，系統(tǒng)延遲較大，嚴(yán)重時(shí)系統(tǒng)容易崩潰，這樣對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安全運(yùn)行造成很大的威脅。

同時(shí)熱網(wǎng)DCS控制系統(tǒng)運(yùn)行至今，還暴露出一些其他問題，如總線通訊故障、操作員站死機(jī)、模件電源開關(guān)過熱、總線冗余故障、ET200M子站總線冗余故障、DCS控制系統(tǒng)程序編制不規(guī)范導(dǎo)致程序丟失、設(shè)備誤動(dòng)以及系統(tǒng)出現(xiàn)低電壓是導(dǎo)致控制癱瘓等諸多問題。

1.1 通過對(duì)上述問題的研究和詳細(xì)分析后找出系統(tǒng)存在這些問題的主要原因：

1.1.1 限于熱網(wǎng)DCS系統(tǒng)改造初期技術(shù)條件的限制以及系統(tǒng)軟硬件運(yùn)行多年，其技術(shù)水平已不能滿足現(xiàn)場(chǎng)的運(yùn)行維護(hù)要求，如控制系統(tǒng)運(yùn)行在微軟的NT操作系統(tǒng)環(huán)境，不能對(duì)系統(tǒng)程序進(jìn)行必要的安全備份。

1.1.2 在windows NT 4.0英文版操作系統(tǒng)的制約下很多新的硬件無法使用，例如操作員站及工程師站操作系統(tǒng)無法升級(jí)新硬件，不支持該USB設(shè)備等問題亟待解決。

1.1.3 現(xiàn)場(chǎng)站及硬件地址點(diǎn)數(shù)相對(duì)過多，地址配置參數(shù)需調(diào)整，CUP參數(shù)設(shè)置不當(dāng)。

1.1.4 SIMATIC PCS7版本5.0基于SyBase的數(shù)據(jù)庫自身的效率，廠網(wǎng)MIS通訊任務(wù)過重。

這些問題已嚴(yán)重影響了熱網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

2 系統(tǒng)優(yōu)化

2008年利用熱網(wǎng)大修的有利時(shí)機(jī)，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行一次全面優(yōu)化改進(jìn)造，同時(shí)包括新增的熱網(wǎng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。

2.1 熱網(wǎng)DCS軟件優(yōu)化的主要內(nèi)容：

(1)采用SIEMENS公司的最新產(chǎn)品，全集成新一代SIMATIC PCS7版本6.0自動(dòng)化過程控制系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)有熱網(wǎng)DCS控制系統(tǒng)進(jìn)行軟件升級(jí)，它是基于windows 2000操作系統(tǒng)，OS基于WinCC6.0以上版本，用的是Microsoft SQL Server for WinCC數(shù)據(jù)庫，通過OPC、SQL等技術(shù)使得不同系統(tǒng)之間的準(zhǔn)確、高速、大量的數(shù)據(jù)交換得以實(shí)現(xiàn)全集成，一體化的解決方案，其集成的核心是統(tǒng)一的過程數(shù)據(jù)庫和唯一的數(shù)據(jù)庫管理軟件，所有的系統(tǒng)信息都存儲(chǔ)于一個(gè)數(shù)據(jù)庫中而且只需輸入一次，這樣就大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的整體性和信息的準(zhǔn)確性。

(2)在原有熱網(wǎng)DCS控制邏輯的基礎(chǔ)上，重新編制熱工檢測(cè)系統(tǒng)、自動(dòng)控制系統(tǒng)軟件并進(jìn)行軟件優(yōu)化，增加部分I/O卡件和相關(guān)軟件邏輯編制包括順序控制（SCS）和數(shù)據(jù)采集（DAS）等功能。

(3)在現(xiàn)有熱網(wǎng)控制室內(nèi)，對(duì)現(xiàn)有熱網(wǎng)控制系統(tǒng)增加計(jì)費(fèi)系統(tǒng)。

(4)在控制方式不變的情況下，同時(shí)整合2006年～2008年的新增的控制系統(tǒng)，及2009年新增熱網(wǎng)計(jì)費(fèi)系統(tǒng)使之同原有熱網(wǎng)系統(tǒng)能夠作為一個(gè)完整的DCS控制系統(tǒng)，在完成軟件組態(tài)、整套系統(tǒng)安裝調(diào)試后，保證優(yōu)化后的熱網(wǎng)DCS系統(tǒng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2.2 熱網(wǎng)DCS軟件優(yōu)化的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)：

由于，PCS7 V5.0的OS應(yīng)是WinCC5.0，用的是SyBase的數(shù)據(jù)庫，而PCS7 V6.0及以上版本基于WinCC6.0以上版本，用的是Microsoft SQL Server for WinCC數(shù)據(jù)庫；由于數(shù)據(jù)庫之間無法轉(zhuǎn)換，為此，優(yōu)化過程所有軟件全部重新自行編制。

2.3 熱網(wǎng)DCS軟件優(yōu)化后達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)：

(1)在熱網(wǎng)控制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)熱網(wǎng)機(jī)組的啟停；

(2)在熱網(wǎng)控制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)113套設(shè)備正常運(yùn)行的開關(guān)操作控制和調(diào)整；

(3)在熱網(wǎng)控制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)異常工況和緊急事故處理。

(4)在熱網(wǎng)控制室內(nèi)實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行工況的監(jiān)視，模擬量顯示精度達(dá)到0.25。

(5)變頻泵閉環(huán)控制等17回路，均實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。

3 效果對(duì)比

與優(yōu)化前相比，現(xiàn)有熱網(wǎng)DCS系統(tǒng)擁有10項(xiàng)獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

(1)基于優(yōu)秀的SIMATIC PCS7 V6.0平臺(tái)。

(2)遵循全集成自動(dòng)化理念，可完成過程工業(yè)領(lǐng)域的所有控制任務(wù)。

(3)系統(tǒng)所有組件都采用基于TIA架構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)硬件和軟件，可通過西門子公司完成一站式采購。

(4)通過PROFIBUS實(shí)現(xiàn)真正的分散結(jié)構(gòu)，易于與FF儀表的集成。

(5)包括網(wǎng)絡(luò)通訊、控制器、I/O、PA 儀表在內(nèi)的所有層次的冗余。

(6)非常靈活的可伸縮性，從小型，可控制100個(gè)I/O點(diǎn)的PCS 7 Box，一直到控制100000點(diǎn)，基于客戶機(jī)/服務(wù)器架構(gòu)的大型系統(tǒng)。

(7)高性能的設(shè)計(jì)與工程工具，可顯著降低工程成本，縮短工程周期。

(8)集成過程安全技術(shù)，獨(dú)特的安全矩陣技術(shù)可減少人為誤差。

(9)強(qiáng)大的資產(chǎn)管理功能可集成傳統(tǒng)的非智能設(shè)備

4 應(yīng)用

本次優(yōu)化改進(jìn)完成后，熱網(wǎng)增加計(jì)費(fèi)等系統(tǒng)與現(xiàn)有熱網(wǎng)系統(tǒng)能夠作為一個(gè)完整的系統(tǒng)，自動(dòng)化水平、系統(tǒng)穩(wěn)定性、安全性有了很大提高，從本質(zhì)上避免了熱網(wǎng)DCS系統(tǒng)軟件的不安全隱患。

由于前期進(jìn)行大量試驗(yàn)、探索了很多許多成熟經(jīng)驗(yàn)，系統(tǒng)軟件優(yōu)化改進(jìn)后運(yùn)行一直比較穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)或拒動(dòng)事故。熱網(wǎng)大修后一次啟動(dòng)成功。

[1]張 虹，王林涵，徐用懋.Fuzzy-PI復(fù)合控制在電站鍋爐過熱蒸汽溫度控制中的應(yīng)用.自動(dòng)化儀表，1999；20(11)：28～31

[2]鄭德忠，楊宇濤，劉立偉.實(shí)現(xiàn)鍋爐優(yōu)化燃燒的新型控制方案.自動(dòng)化儀表，1998；19(3)：28～30