吳涇熱電廠30MW機組的SCS原采用美國莫迪康(MODICON)可編程控制器984系列,以雙機熱備的方式組態,MODSOFT軟件為編程工具,以MB的方式和上位DCS通信。此次SCS升級改造,采用MODICON的QUANTUM系列卡件,并以WINDOWS平臺下CONCEPT作為編程軟件,組態添置了冗余電源模塊,改變了原SS與DS上位系統的通信方式。通過加裝上位監視軟件,增加了原SCS的穩定性,提高了原程控系統的功能。
1 原SCS系統存在的問題
吳涇熱電廠在20世紀90年代初投運的2臺300MW火電機組,原SCS控制系統自投運起一直運用至今。該系統主要控制六大風機、空預器、給水泵、凝泵、真空泵、疏水系統等的相關連鎖和保護功能。原系統采用MODICON-984系列的PLC系列的卡件,以雙機熱備組態CPU,由9個遠程站、35個機架、2700余點I/O信號構建了該系統。經過十幾年的運行,主要存在以下問題:
(1)設備老化,設卡件性能不穩定。該系列控制卡件早已停產,品備件無法采購。
(2)系統組態不合理。原控制系統采用單電源卡配遠程站設置,并在該遠程站下串接2~3個I/O機架,如果該遠程站電源或通信出現故障,會導致該遠程站及下帶的I/O信號全部失去,后果非常嚴重。
(3)原SCS-PLC控制系統與DCS通信方式為MB方式。由主通信卡件和備用通信卡件各引1路MB通信線至上位DCS側通信卡件上。然而,當PLC側CPU熱備切換后,MB通信也隨之切換,但上位DCS側通信卡件僅在DCS通信卡件故障時才會切換,不會因為下位系統通信切換而切換。所以,實際工作情況是當PLC側熱備切換,上位DCS系統卻無法跟隨PLC側MB通信切換而切換,造成通信中斷。
(4)編程軟件為WIN98平臺下的MODSOFT軟件,已經無法適應現在常用操作軟件的要求,備份非常不便。
2 SCS系統的硬件升級改造
原SCS系統采用MODICON 984系列CPU作為本地站,以P890、P810等電源通信模塊和同軸電纜方式構建起9個遠程站、35個機架、2700余點I/O信號。I/O模塊都為標準的交流220V輸入模塊,直流24V輸入輸出模塊,繼電器輸出模塊等。所以,模塊更新升級到QUANTUM系列,基本為一一對應的更替。本地站采用140CPU534配置,I/O模塊采用140系列對應模塊。由于QUANTUM系列主板最大為16槽,原MODICOM 984系列主板最大為10槽,通過合并一些原配置卡件較少的機架后,將原來35個機架降至29個機架,節省了不少安裝空間。
3 SCS系統組態優化及電源冗余配置
原SCS系統采用單電源卡配遠程站設置,并在該遠程站下串接2~3個I/OP機架。這種組態安全穩定性較差。一旦電源卡出現故障,可能導致該機架失電,以及同在一個串接回路中的2~3個I/O機架全部失電,這些機架上I/O卡件所帶的I/O點全部失去,造成嚴重后果。我廠曾經因為SCS系統電源卡發生故障,造成重要輔機跳機,甚至發生MFT的事件。考慮到SCS系統在主控系統中的重要地位,此次升級改造將SCS系統進行組態優化及冗余電源的配置。
組態優化是將原來2~3個串接連接的I/O機架各自獨立組態為遠程站,每一個機架出現電源通信故障都不影響其他機架的正常工作。另外,將遠程站原單電源配置升級為QUENTUM系列冗余電源配置。當其中某一電源卡發生故障,冗余電源將獨立為機架供電,并顯示故障指示燈,提示維護人員更換電源卡。
4 解決SCS系統與上位DCS系統通信切換問題
原SCS本地主站和熱備站各有一條MB通信線與DCS主備MB通信卡相連。如果SCS出現主備切換,即原主站MB通信線切換到了熱備站MB通信線,而上位DCS MB通信卡并沒有因此而切換,造成SCS與DCS通信中斷。通過此次升級改造,將原MB通信方式升級為MB+通信,主站和熱備站MB+通信線通過MB+分支器合成一路送至DCS處,再由MB+分支器分為兩路連接到DCS主備MB+通信卡上。由于SCS側主備切換,MB+通信卡采用相同地址,DCS側可將該地址組態于MB+通信協議中,無論SCS側主備如何切換,DCS側都能通過MB+分支器查找到SCS側處于工作的PLC本地站與之通信。同樣,如果DCS側出現主備切換,也通過MB+分支器仍然保持與SS的通信聯絡。
5 SCS編程軟件的升級及上位軟件加裝
原SCS編程軟件是20世紀80年代的產品MODSOFT。該產品為16位DOS下的應用軟件,無法安裝于現有32位的操作系統(如WINXP)中,備份仍使用3英寸磁盤,既不方便也不可靠。而且,MODSOFT只能作為LL984一種語言的編程工具,功能相對單一,編程器與PLC的通信方式為并不很穩定的MB通信方式,數據通信量較大的時候,速度顯得比較慢。
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