论文部分内容阅读
[摘 要]天津泰新垃圾发电有限公司DCS系统采用上海福克斯波罗有限公司的I/A Series产品。工作站型号为AW51F，控制器型号为CP60，I/O卡件为FBM200系列，控制网络为节点总线型。从2004年投产至今，已有十年多时间。为了生产的稳定性和安全性的要求由现有的机/炉控制器（型号为CP60）升级成新的控制器（型号为FCP270），升级后的控制器随卡件柜布置，改变原来集中布置的情况。
[关键词]DCS系统：控制器；升级；
中图分陈类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0209-01
一、简介
天津双港垃圾焚烧发电厂是我国华北地区第一个垃圾焚烧发电厂，总投资5.8亿，占地面积108亩。设有3条400吨/日焚烧线，采取24小时连续运行方式，全年运行不低于8000小时，每天可无害化处理生活垃圾1200吨，年处理垃圾40万吨，装机2台12MW汽轮机发电机组，利用垃圾焚烧余热发电，年平均上网电量1.2亿度。
从2004年投产至今，已有十年多时间。这几年来，随着计算机和控制技术的飞速发展，I/A系统也随之了升级换代，从工作站到控制器、卡件等，均推出了新一代产品，新产品无论性能和可靠性方面，与早期产品相比均有了较大提升。与之相应的，早期的节点总线系列产品，如RCNI/NCNI、CP60、51F工作站、COMM30通讯组件等已退出市场。为保证电厂长期稳定无故障运行，故在现有系统的基础上有计划有步骤地更新原有DCS系统。
二、现有DCS系统配置及使用情况概述
天津泰新垃圾发电有限公司DCS系统采用上海福克斯波罗有限公司的I/A Series产品。工作站型号为AW51F，控制器型号为CP60，I/O卡件为FBM200系列，控制网络为节点总线型。系统规模为：控制器13对（锅炉6对、汽机2对、电气2对、公用系统1对、通讯控制器2对），工作站8台（操作员站6台，工程师站和历史站各1台）。现有配置如下所示：
三、DCS升级要求
1、本次DCS控制系统升级改造后保留原有DCS系统各站的所有功能（包括组态的控制策略、操作、显示、报警、趋势显示、历史趋势和历史数据显示和查询以及与其他控制系统的通讯、显示等）。
2、升级改造后，保留原有I/O点数，CP负荷不高于50%，采用Mesh网络结构，通讯速率不低于100Mb/s，通讯负荷不高于50%。
3、保证DCS控制系统升级改造后整个系统的完整性、可靠性、安全性，系统可用性应大于99.99%。
4、原系统电源采用1：1冗余配置，对升级所涉及的机柜电源进行评估，并保证升级后仍为1：1配置，而且有足够余量，即使只有一路电源供电系统仍可正常工作。
5、因原系统AW/WP工作站51F目前已经停产，且故障率高，需要升级到最新主流型号的工作站，其中6台操作站为双屏配置。升级后的工作站的硬件和软件应具有高可靠性和容错性，软件应有从错误中迅速恢复的功能。
6、13对控制器（型号为CP60）需要升级至最新的控制器（型号为FCP270或以上），容錯（冗余）配置。
7、控制系统的网络结构需要升级至新的MESH网络结构，控制局域网和现场总线设备容错（或冗余）配置，通信网络应有病毒防护设施。
8、升级后系统接地原则上采用原DCS系统的接地系统。
9、DCS系统升级后，不得改变原系统I/O卡件及通道的编号，方便升级改造后的维护。
四、升级改造技术方案
根据本厂的现状和需求，结合I/A Series的产品生命周期特征，制定如下升级方案：
现场DCS系统控制着3台垃圾焚烧炉2台汽机和一套公用系统，为了保证现场生产安全，计划在升级时进行短时间的停机，在停机期间先对公用系统、1#炉以及1#机进行升级。公用系统、1#炉以及1#机升级后即可开炉运行，以缓解垃圾堆放场的压力。待1#炉、公用系统以及1#机升级完毕后进行2#炉，3#炉以及2#机的升级，在剩下系统升级过程中，可根据现场实际情况确定开炉时间。
具体方案如下：
1、停机期间，首先搭建整个系统的网络平台，对现有主机柜进行改装，新增一对24口光纤交换机及其配套电源，并重新设置系统commit安装盘，定义整个网络结构。升级后的网络结构将非常简单并且稳定。13对控制器及8台工作站（操作员站6台，工程师站和历史站各1台）均通过冗余光纤直接接到交换机，形成冗余的Mesh网络结构。由现有#1机/炉控制器（型号为CP60）升级成新的控制器（型号为FCP270），升级后的控制器随卡件柜布置；
2、将公用系统和1#炉的控制器（型号为CP60）升级为新控制器（型号为FCP270），控制器不再集中布置，升级后的控制器随卡件柜布置。
3、对现有公用系统和#1炉及1#机卡件柜利旧改造，卡件底板更换为最新的FBM底板，原有卡件保留。
4、将工作站全部升级为最新的工作站（型号为H92），操作员站和工程师站性能将大大提升。
5、公用系统和1#炉及1#机升级完毕后，可根据要求启动公用系统和1#炉及1#机，进行正常生产运行，同时对2#炉、3#炉和2#机进行升级改造，这两个炉在升级后逐一接入新的Mesh网络系统，既保证生产安全，又使得现场停机时间不会太长，保证生产连续。
6、控制系统主要施工步骤
软件部分：
（1） 现有系统软件备份，包括组态、画面、系统定义盘等；
（2） 根据新的系统定义，制作系统定义盘，并使用新的定义盘进行工作站安装；
（3） 现有Unix平台下画面和逻辑转换到Windows平台；
（4） 将系统原有组态以及功能恢复至Windows平台后进行调试以使系统原有功能在windows平台完整保留并且运行正常；
硬件部分：
（1）新机柜安装就位；
（2）电缆光缆铺设，光缆熔接；
（3）新控制器（型号为FCP270）安装；
（4）原有卡件柜改装旧底板拆除，新底板安装，卡件恢复；
（5）系统恢复、上电，检测控制器、工作站及I/O卡件状态，测试DCS各部件工作情况。
升级后的配置如下所示：
五、结论
通过本次的升级改造，使本厂的DCS系统控制器（型号为CP60）升级为新控制器（型号为FCP270），控制器不再集中布置。工作站全部升级为最新的工作站（型号为H92），操作员站和工程师站性能将大大提升。解决了原来卡件停产造成备件采购困难的问题，同时通过DCS整体升级改造增加了设备的稳定性，为长时间的稳定连续生产打下良好的基础。
参考文献：
[1] 查方兴. 英维思I/A Series系统及应用。
作者简介：
牛玉阁，男，1978年出生，助理工程师。2001年毕业于北京机械工业学院。毕业后应聘于天津天铁炼焦化工有限公司。之后应聘于天津蓝巢检修公司，期间先后在大唐红河发电厂，蒙能金山热电厂做热控专业专工。2009年进入天津泰新垃圾发电有限公司设备部，任热控专工工作至今。
[关键词]DCS系统：控制器；升级；
中图分陈类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）34-0209-01
一、简介
天津双港垃圾焚烧发电厂是我国华北地区第一个垃圾焚烧发电厂，总投资5.8亿，占地面积108亩。设有3条400吨/日焚烧线，采取24小时连续运行方式，全年运行不低于8000小时，每天可无害化处理生活垃圾1200吨，年处理垃圾40万吨，装机2台12MW汽轮机发电机组，利用垃圾焚烧余热发电，年平均上网电量1.2亿度。
从2004年投产至今，已有十年多时间。这几年来，随着计算机和控制技术的飞速发展，I/A系统也随之了升级换代，从工作站到控制器、卡件等，均推出了新一代产品，新产品无论性能和可靠性方面，与早期产品相比均有了较大提升。与之相应的，早期的节点总线系列产品，如RCNI/NCNI、CP60、51F工作站、COMM30通讯组件等已退出市场。为保证电厂长期稳定无故障运行，故在现有系统的基础上有计划有步骤地更新原有DCS系统。
二、现有DCS系统配置及使用情况概述
天津泰新垃圾发电有限公司DCS系统采用上海福克斯波罗有限公司的I/A Series产品。工作站型号为AW51F，控制器型号为CP60，I/O卡件为FBM200系列，控制网络为节点总线型。系统规模为：控制器13对（锅炉6对、汽机2对、电气2对、公用系统1对、通讯控制器2对），工作站8台（操作员站6台，工程师站和历史站各1台）。现有配置如下所示：
三、DCS升级要求
1、本次DCS控制系统升级改造后保留原有DCS系统各站的所有功能（包括组态的控制策略、操作、显示、报警、趋势显示、历史趋势和历史数据显示和查询以及与其他控制系统的通讯、显示等）。
2、升级改造后，保留原有I/O点数，CP负荷不高于50%，采用Mesh网络结构，通讯速率不低于100Mb/s，通讯负荷不高于50%。
3、保证DCS控制系统升级改造后整个系统的完整性、可靠性、安全性，系统可用性应大于99.99%。
4、原系统电源采用1：1冗余配置，对升级所涉及的机柜电源进行评估，并保证升级后仍为1：1配置，而且有足够余量，即使只有一路电源供电系统仍可正常工作。
5、因原系统AW/WP工作站51F目前已经停产，且故障率高，需要升级到最新主流型号的工作站，其中6台操作站为双屏配置。升级后的工作站的硬件和软件应具有高可靠性和容错性，软件应有从错误中迅速恢复的功能。
6、13对控制器（型号为CP60）需要升级至最新的控制器（型号为FCP270或以上），容錯（冗余）配置。
7、控制系统的网络结构需要升级至新的MESH网络结构，控制局域网和现场总线设备容错（或冗余）配置，通信网络应有病毒防护设施。
8、升级后系统接地原则上采用原DCS系统的接地系统。
9、DCS系统升级后，不得改变原系统I/O卡件及通道的编号，方便升级改造后的维护。
四、升级改造技术方案
根据本厂的现状和需求，结合I/A Series的产品生命周期特征，制定如下升级方案：
现场DCS系统控制着3台垃圾焚烧炉2台汽机和一套公用系统，为了保证现场生产安全，计划在升级时进行短时间的停机，在停机期间先对公用系统、1#炉以及1#机进行升级。公用系统、1#炉以及1#机升级后即可开炉运行，以缓解垃圾堆放场的压力。待1#炉、公用系统以及1#机升级完毕后进行2#炉，3#炉以及2#机的升级，在剩下系统升级过程中，可根据现场实际情况确定开炉时间。
具体方案如下：
1、停机期间，首先搭建整个系统的网络平台，对现有主机柜进行改装，新增一对24口光纤交换机及其配套电源，并重新设置系统commit安装盘，定义整个网络结构。升级后的网络结构将非常简单并且稳定。13对控制器及8台工作站（操作员站6台，工程师站和历史站各1台）均通过冗余光纤直接接到交换机，形成冗余的Mesh网络结构。由现有#1机/炉控制器（型号为CP60）升级成新的控制器（型号为FCP270），升级后的控制器随卡件柜布置；
2、将公用系统和1#炉的控制器（型号为CP60）升级为新控制器（型号为FCP270），控制器不再集中布置，升级后的控制器随卡件柜布置。
3、对现有公用系统和#1炉及1#机卡件柜利旧改造，卡件底板更换为最新的FBM底板，原有卡件保留。
4、将工作站全部升级为最新的工作站（型号为H92），操作员站和工程师站性能将大大提升。
5、公用系统和1#炉及1#机升级完毕后，可根据要求启动公用系统和1#炉及1#机，进行正常生产运行，同时对2#炉、3#炉和2#机进行升级改造，这两个炉在升级后逐一接入新的Mesh网络系统，既保证生产安全，又使得现场停机时间不会太长，保证生产连续。
6、控制系统主要施工步骤
软件部分：
（1） 现有系统软件备份，包括组态、画面、系统定义盘等；
（2） 根据新的系统定义，制作系统定义盘，并使用新的定义盘进行工作站安装；
（3） 现有Unix平台下画面和逻辑转换到Windows平台；
（4） 将系统原有组态以及功能恢复至Windows平台后进行调试以使系统原有功能在windows平台完整保留并且运行正常；
硬件部分：
（1）新机柜安装就位；
（2）电缆光缆铺设，光缆熔接；
（3）新控制器（型号为FCP270）安装；
（4）原有卡件柜改装旧底板拆除，新底板安装，卡件恢复；
（5）系统恢复、上电，检测控制器、工作站及I/O卡件状态，测试DCS各部件工作情况。
升级后的配置如下所示：
五、结论
通过本次的升级改造，使本厂的DCS系统控制器（型号为CP60）升级为新控制器（型号为FCP270），控制器不再集中布置。工作站全部升级为最新的工作站（型号为H92），操作员站和工程师站性能将大大提升。解决了原来卡件停产造成备件采购困难的问题，同时通过DCS整体升级改造增加了设备的稳定性，为长时间的稳定连续生产打下良好的基础。
参考文献：
[1] 查方兴. 英维思I/A Series系统及应用。
作者简介：
牛玉阁，男，1978年出生，助理工程师。2001年毕业于北京机械工业学院。毕业后应聘于天津天铁炼焦化工有限公司。之后应聘于天津蓝巢检修公司，期间先后在大唐红河发电厂，蒙能金山热电厂做热控专业专工。2009年进入天津泰新垃圾发电有限公司设备部，任热控专工工作至今。