台山电厂5号机组PCS7型DEH控制系统升级改造

ShebeiguanliyuGaizao◆设备管理与改造

台山电厂５号机组ＰＣＳ７型ＤＥＨ控制系统升级改造

甄明洋

（神华广东国华粤电台山发电有限公司，广东江门５２９２２８）

摘要：对西门子公司ＳＩＭＡＴＩＣＰＣＳ７型ＤＥＨ控制系统的应用进行了介绍，针对其ＥＸＭ４４８通讯卡件在ＤＥＨ控制中故障率高的问

题，提出了一种新形式的升级改造方案。

关键词：西门子；ＰＣＳ７；ＤＥＨ；ＥＸＭ４４８

0引言

台山电厂５号机组汽轮机是由上海汽轮机有限公司与美

ＥＳＯＳＯＴＯＴ

国西屋公司合作，并采用美国西屋公司技术制造的６００ＭＷ亚临界、中间再热式、四缸四排汽、单轴、凝汽式汽轮机，机组型号Ｎ６００—１６．７／５３７／５３７。汽轮机蒸汽阀门配置为２个高压主汽４个高压调门、２个中压主汽门、４个中压调门。ＤＥＨ系统采门、

用的是西门子ＳＩＭＡＴＩＣＰＣＳ７控制系统，从２００６年底投产至５号机组ＤＥＨ控制系统经常发生控制器卡件故障，严重影今，

响机组安全运行，而这其中大部分故障都是ＥＸＭ４４８通讯卡件西门子公司在２００７引起的。鉴于ＥＸＭ４４８卡件工作可靠性低，

年后投产的ＰＣＳ７型ＤＥＨ系统中升级了ＡｄｄＦＥＭ高速处理卡件版本，取消了ＥＸＭ４４８通讯卡件，改为ＦＭ４５８控制器与ＡｄｄＦＥＭ高速处理卡件直连的方式，并停止了ＥＸＭ４４８卡件的因此，台山电厂研究讨论后提出了针对性的改造方案，对生产。

当前ＤＥＨ系统的ＡｄｄＦＥＭ高速处理卡件进行升级，并取消了故障率高且已停产的ＥＸＭ４４８卡件。

图1

１—供电模件ＰＳ４０５

２—主控制器ＣＰＵＡＳ４１７Ｈ

ＥＴ２００Ｍ（ＡＡ）ＥＴ２００Ｍ（ＡＢ）ＥＴ２００Ｍ（ＡＣ）ＥＴ２００Ｍ（ＡＤ）

ＣＭ（ＴＸＰ）

ＡＳ４００ＨＡ

ＡＳ４００ＨＢ

ＤＣＳ工厂总线

１２３４５６７

Ｐｒｏｆｉｂｕｓ－ＤＰ

ＡＡＡＢＡＣＡＤ

ＡｄｄＦＥＭ

PCS7型DEH控制系统网络结构图

３—ＣＰＵ通信模块ＣＰ４４３

６、７—空闲通道

５—高速通讯模块ＥＸＭ４４８

1升级前PCS7型DEH系统在5号机组的应用

ＳＩＭＡＴＩＣＰＣＳ７型ＤＥＨ是西门子公司的新一代过程控制

４—高速处理模块ＦＭ４５８

1.2系统卡件及功能介绍

（１）供电模件ＰＳ４０５。电源模板通过背板总线向整个控制器主件ＳＩＭＡＴＩＣＳ７—４００提供５ＶＤＣ和２４ＶＤＣ电源。该电源可提供８５～２６４Ｖ的ＡＣ网络电压和１９．２～３００Ｖ的ＤＣ电压。

（２）主控制器ＣＰＵＡＳ４１７Ｈ。主控制器卡件即在ＡＳ４１７Ｈ中进行逻辑运对所有现场信号（含ＥＴ２００Ｍ站和ＡｄｄＦＥＭ模块）算，主要完成转速控制、负荷控制、阀门管理等一系列ＤＥＨ主要控制功能，用来处理、执行通过ＰｒｏｆｉｂｕｓＤＰ相连接的各节点用户程序的中央处理器。

（３）ＣＰＵ通信模块ＣＰ４４３。为ＡＳ４１７Ｈ控制器扩展的通信（类似远程Ｉ／Ｏ接口卡，通过ＣＰ４４３将ＤＥＨ系统作为一个节点站）挂接至ＤＣＳ的工厂总线上（即利用了ＴＸＰ系统的以太网），以１０／１００Ｍｂ／ｓ通讯速率自检测，支持全双工、半双工连接，可通过网络进行远程编程和调试。

（４）高速处理模块ＦＭ４５８。用于高速汽轮机控制，基于ＰＭ６ＳｉｍａｄｙｎＤＣＰＵ，具有：１）高性能运算与闭环处理功能；２）高速响应能力，用于汽轮机转速控制及危急遮断；３）高分辨率，用于位置控制。１２８ＭＨｚ、６４位ＲＩＳＣ浮点处理器，最小循环周期０．１ｍｓ，一般为０．５ｍｓ。其插入主控制器ＡＳ４１７—４—２Ｈ自动化系统机架，冗余方式为硬件冗余，切换时间为毫秒级。汽轮机２个高压主汽门、４个高压调节汽阀、４个中压调节汽阀全部由ＦＭ４５８控制，它接受主控制器ＡＳ４１７Ｈ的阀门指令，按照闭环控制方式对调节汽阀进行控制。

机电信息２０１２年第２７期总第３４５期５１

系统，它是一个全集成、结构完整、功能完善的控制系统，同时也是西门子公司结合最先进的计算机软、硬件技术，在Ｓ５、Ｓ７系列可编程控制器及ＴｅｌｅｐｅｒｍＸＰ系列集散系统基础上，面向电站开发的先进过程控制系统。ＰＣＳ７型ＤＥＨ系统采用优秀的监控的人机界面，利用开放的现上位机软件ＷｉｎＣＣ作为操作、

场总线和工业以太网实现现场信息采集和系统通讯，采用ＳＩＭＡＴＩＣ自动化系统作为现场控制单元实现过程控制，以灵活多样的分布式Ｉ／Ｏ接收现场传感检测信号。1.1

系统网络结构

ＤＥＨ控制器设计成主、辅冗余配置，网络分为下层控制网、上层管理网。下层控制网采用同轴屏敝电缆，适合Ｐｒｏｆｉｂｕｓ标准，通过４个ＥＴ２００Ｍ框架上的ＩＭ１５３通讯卡以及４块ＡｄｄＦＥＭ卡与冗余配置的ＡＳ４００Ｈ系统的ＡＳ４１７Ｈ控制器和ＦＭ４５８控制器相连接，满足现场信号采集、处理和控制器通讯的要求，为ＰｒｏｆｉｂｕｓＤＰ现场通讯网。而上层管理网则是采用同轴电缆通过ＡＳ４００Ｈ系统的ＣＰ４４３通讯卡与西门子ＴｅｌｅｐｅｒｍＸＰ系统的ＣＭ连接。原则上控制器ＡＳ４１７Ｈ和ＦＭ４５８可以独立运行，但冗余实现是通过ＡＳ４１７Ｈ的光纤同步器来保证主、辅控制器一致的，以便故障时快速无扰切换，即冗余切换的前提是ＡＳ４１７Ｈ必须正常。当出现交叉故障时，如Ａ侧ＡＳ４１７Ｈ故障、Ｂ侧ＦＭ４５８故障，ＤＥＨ系统将处于失控状态。ＰＣＳ７型ＤＥＨ控制系统网络结构如图１所示。

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（５）高速通讯模块ＥＸＭ４４８。它可以提供快速的驱动连接，包括ＰｒｏｆｉｂｕｓＤＰ，用作主站或从站（非同步／时钟同步）的ＳＩＭＯＬＩＮＫ，快速、功能强大且时钟同步的光纤电缆（安装在ＥＸＭ４４８—１中）。我厂用于ＦＭ４５８的扩展ＰｒｏｆｉｂｕｓＤＰ接口与ＤＥＨ专用控制接口模块ＡｄｄＦＥＭ之间的通讯。

（６）ＤＥＨ专用控制接口模块ＡｄｄＦＥＭ。具有１６通道数字量输入、８通道模拟量输出（４～２０ｍＡ）、１２通道模拟量输入（４～２０ｍＡ、±３０ｍＡ任意设置）、３通道脉冲输入、１２通道数字量输出、冗余的ＰｒｏｆｉｂｕｓＤＰ通讯接口（１２Ｍｂ／ｓ通讯速率）、完善的自诊断功能。ＡｄｄＦＥＭ与ＡＳ４１７—４—２Ｈ自动化系统机架是ＰｒｏｆｉｂｕｓＤＰ通讯方式，其接受ＡＳ４１７Ｈ指令或ＦＭ４５８指令。

（７）ＥＴ２００Ｍ站。包括西门子标准输入、输出模块，例如ＳＭ３２１（数字量输入模块，１６通道）、ＳＭ３２２（数字量输出模块，３２通道）、ＳＭ３３１（模拟量输入模块，８通道，４～２０ｍＡ）、ＳＭ３３１ＲＴＤ（７ＰＦ０１）和ＴＣ（７ＰＦ１１）模板。通过ＩＭ１５３模件与ＡＳ４１７Ｈ通讯，作为ＤＥＨ系统常规信号（温度、压力等）的回路输入、输出控制。

在ＳＩＭＡＴＩＣＭａｎａｇｅｒ中进行ＡｄｄＦＥＭＡＩ信号、ＡＯ信号、ＰＩ信号、ＤＩ信号及ＤＯ信号通道分配和参数配置，保存硬件组态并编译；修改ＦＭ４５８逻辑中Ｐｒｏｆｉｂｕｓ输入、输出信号及数据编译整转换格式的组态逻辑；初始化ＦＭ４５８的Ｐｒｏｆｉｂｕｓ总线，个程序，进行逻辑代码下载；最后进行ＤＥＨ系统通信及ＤＥＨ监控功能检查、ＤＥＨ系统信号通道测试，全部完成后进行ＤＥＨ系统仿真试验和ＤＥＨ系统冗余功能切换；最终系统具备机组ＤＥＨ系统升级改造完成。安全运行条件，

3结语

对于ＳＩＭＡＴＩＣＰＣＳ７型ＤＥＨ控制系统，ＥＸＭ４４８故障直

从而导致该侧冗余失去。本项目接影响到ＦＭ４５８的工作状态，

升级方案摒弃了故障率高的通信接口卡ＥＸＭ４４８，改为ＦＭ４５８与ＡｄｄＦＥＭ卡直连通信，有效避免了ＥＸＭ４４８通信故障带来的ＤＥＨ控制器冗余失去的安全隐患，提高了ＤＥＨ控制系统的工作可靠性。采用此种方式升级在国内尚属首次，故很难准确把握出现的异常现象并及时采取针对性的处理措施，因此，整个项目调试工作投入较多，最终相对较好地完成了项目任务，该方案值得在国内西门子ＰＣＳ７型ＤＥＨ系统达到了升级目标。中应用推广。

［参考文献］

［１］边立秀，周俊霞，赵劲松，等．热工控制系统［Ｍ］．北京：中国电

力出版社，２００２

［２］林金栋．自动调节原理及系统［Ｍ］．北京：中国电力出版社，

１９９６

2.1

PCS7型DEH系统局部升级改造介绍

硬件升级

取消ＥＸＭ４４８模件，由ＦＭ４５８通过ＰｒｏｆｉｂｕｓＤＰ接口利用总线电缆直接连接ＡｄｄＦＥＭ卡。鉴于台山电厂５号机组是老型号的ＡｄｄＦＥＭ（６ＤＬ３１００—８ＡＡ），不能直接由ＦＭ４５８驱动，必须将原ＡｄｄＦＥＭ卡件升级为６ＤＬ３１００—８ＡＣ型。

此项升级改造工作必须在机组停运期间才可进行。首先停运Ａ、Ｂ侧控制器ＡＳ４１７Ｈ及ＣＰ４４３卡；再停运Ａ、Ｂ侧ＰＳ４０５电源，停运ＤＥＨ控制器组件，操作时带静电手环；按照原系统施工图纸确认电源开关位置及名称，在ＤＥＨ系统控制柜５０ＣＫＣ０３断开ＡＰＳ及ＵＰＳ电源开关；松开ＤＥＨ控制器组件Ａ、Ｂ侧ＦＭ４５８与ＥＸＭ４４８的固定卡子，确认ＦＭ４５８与ＡＳ４１７Ｈ及ＣＰ４４３之间无连接，标记Ａ、Ｂ侧ＥＸＭ４４８的通信接口线；拆卸Ａ、Ｂ侧ＦＭ４５８与ＥＸＭ４４８卡；记录４块ＡｄｄＦＥＭ接线，标记通信接口线；拆卸旧ＡｄｄＦＥＭ卡并安装新版本ＡｄｄＦＥＭ卡件，操作时带静电手环，拆卸下来的ＡｄｄＦＥＭ卡件和取消的ＥＸＭ４４８卡件放置在防静电袋中；恢复新型号ＡｄｄＦＥＭ卡接线及通信接口线并确认接线牢固、绝缘合格；回装ＤＥＨ系统Ａ、Ｂ侧控制器组件ＦＭ４５８卡件，并回装通信接口端子；ＤＥＨ系统控制柜上电前，核查、确认各ＣＰＵ卡置于停运柜内卡件在总电源合上后状态；最后给ＤＥＨ系统控制柜上电，进行逐一上电、逐一确认。2.2

软件升级

升级程序包括接口软件、库函数等，在ＦＭ４５８、ＡＳ４１７Ｈ及ＡｄｄＦＥＭ中进行组态修改。