西門子T-XP分散控制系統(tǒng)在廣東國華臺山電廠的應(yīng)用

1、西門子T-XP分散控制系統(tǒng)在廣東國華臺山電廠的應(yīng)用    日期：2005-06-22     來自：廣東國華粵電臺山發(fā)電有限公司       介紹臺山電廠DCS控制系統(tǒng)T-XP的情況及在國內(nèi)使用新技術(shù)、通過列舉在調(diào)試運行出現(xiàn)的問題，為在建和已建成的電廠在DCS選型和調(diào)試及維護提供借鑒.關(guān)鍵詞：DCS TELEPERM-XP通訊新技術(shù) 解決方案   1臺山電廠概述   1.1鍋爐 

2、0;    型號：SG-2026/17.5-M905型（引進美國CE公司技術(shù)生產(chǎn)），亞臨界一次中間再熱燃煤控制循環(huán)汽包爐，單爐膛倒U型露天布置，燃用可結(jié)渣性的煙煤，燃燒器共六層煤三層油、四角噴燃布置方式，同心反切向燃燒，平衡通風(fēng)，固態(tài)排渣。采用二級點火方式（高能點火點燃輕柴油，由輕柴油再點燃煤粉）。汽溫調(diào)節(jié)方式：過熱蒸汽采用二級噴水減溫方式調(diào)溫，再熱汽溫主要通過擺動燃燒器調(diào)節(jié)，再熱器入口管道內(nèi)備有事故噴水。   1.2汽機      型號：N600-16.7/537

3、/537（引進美國Westinghouse公司技術(shù)生產(chǎn)），亞臨界，一次中間再熱，四缸四排汽，高中壓分缸、雙流低壓缸，單軸沖動凝汽式汽輪機。汽輪機的液壓控制油系統(tǒng)和潤滑油系統(tǒng)分開，而且小汽輪機與主機共用一套抗燃油液壓控制油系統(tǒng)。汽機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)采用數(shù)字式電液控制系統(tǒng)。   1.3發(fā)電機型號：QFSN-600-2（引進美國Westinghouse公司技術(shù)生產(chǎn)），水-氫-氫冷卻方式汽輪發(fā)電機。氫油水系統(tǒng)采用集裝式布置   1.4DCS      廣東國華粵電臺山發(fā)電廠一期工程2

4、5;600MW機組分散控制系統(tǒng)（以下簡稱DCS）由西門子電站自動化有限公司設(shè)計和制造的TELEPERMò XP。DCS能完成數(shù)據(jù)采集（DAS）、模擬量控制（MCS）、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、順序控制（SCS）、電氣控制（ECS）功能，并具有DEH、MEH操作員站及對其它控制系統(tǒng)（有數(shù)據(jù)通信接口）的監(jiān)控功能。5月完成系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及全面測試。5月中旬至10月中旬進行現(xiàn)場各系統(tǒng)的靜態(tài)調(diào)試。10月21日，機組正式運行，開始各系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)試。12月下旬系統(tǒng)投運基本完成，所有系統(tǒng)投入使用，工作正常。   2西門子DCSTELEPERMò&#

5、160;XP介紹      臺山電廠600WM機組TELEPERM-XP分散控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖。由圖可見，T-XP系統(tǒng)（一號機組含公用系統(tǒng)）采用1對容一錯的SINEC H1 FO工廠總線，和1對容一錯的SINEC H1 FO終端總線，通訊介質(zhì)為光纖，對于公用系統(tǒng)和一二號機組在終端總線上使用網(wǎng)橋相連，保證了在一、二號機組可以對公用系統(tǒng)的設(shè)備進行監(jiān)控操作。一號機組（含公用系統(tǒng)部分）的操作和監(jiān)視系統(tǒng)（OM650）共設(shè)6個操作員站終端（OT），各配一只鼠標(biāo)、21英寸CRT純平顯示器，在OT1上配有一

6、塊鍵盤，其中1臺操作員站終端使用兩塊大屏幕顯示器；共有4臺打印機/硬拷貝機，4臺打印機分別接在操作員站OT1/OT2/OT3/OT4上；1對冗余配置的歷史數(shù)據(jù)記錄站（SU），配一臺歷史數(shù)據(jù)備份用磁光盤機（MOD）；2個與IT接口的網(wǎng)關(guān)計算機（XU），一號機組和公用系統(tǒng)分別各1個；4對冗余配置的西門子公司T-XP分散控制系統(tǒng)特有的過程處理單元（PU）計算機，其中1對為公用系統(tǒng)部分用作歷史數(shù)據(jù)記錄和過程處理功能；1個工程師站（ES680）,配有一臺激光打印機和一臺數(shù)據(jù)備份用的數(shù)字音頻磁帶機（DAT）；自動控制系統(tǒng)AS共有 13個控制站（AS620-B），其中2個控制站為公用系統(tǒng)使用，另外

7、還有一套用于實現(xiàn)DCS里FSSS功能的專用控制站（AS620-F）；其中控制站機柜16個單柜（在5號、8號控制站和公用系統(tǒng)的1號控制站內(nèi)下掛了遠程IO站，分別用于采集、監(jiān)視、控制鍋爐區(qū)的汽水及風(fēng)煙部分、汽機區(qū)的抽汽及循環(huán)水部分、公用系統(tǒng)的燃油部分）；繼電器柜10個單柜；端子柜29個單柜（由于控制柜內(nèi)使用專用工具進行繞接和壓接線，因此配有端子柜）；配電柜4個單柜用以集中給控制機柜、通訊機柜計算機柜、遠程IO機柜、和操作員站打印機設(shè)備供電）；計算機柜3個單柜；與外系統(tǒng)通訊機柜2面（公用系統(tǒng)和一號機組各一面）。   3西門子DCS在臺山電廠使用的新技術(shù) 

8、60;    臺山電廠在設(shè)計時考慮將輔助的外系統(tǒng)接入DCS集中監(jiān)控。當(dāng)其它控制系統(tǒng)所采用的硬件型式與DCS系統(tǒng)不同時，DCS系統(tǒng)與這些控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊，采用可以靈活組態(tài)并提供以太網(wǎng)（TCP/IP）通訊接口和Modbus485/RS-485/RS-232通訊接口的通訊模件(CM)來實現(xiàn)。臺山電廠目前已經(jīng)接入DCS集中監(jiān)控的輔助系統(tǒng)有：   (1) 汽機數(shù)字式電液控制系統(tǒng)（DEH）之間采用雙向冗余數(shù)據(jù)通訊接口，由DCS系統(tǒng)的操作員站完成汽機的全部操作和監(jiān)視功能，即共享操作員站   (2)

9、 與給水泵汽輪機電液控制系統(tǒng)（MEH）（兩套）之間通過DEH與DCS的雙向冗余數(shù)據(jù)通訊接口，由DCS系統(tǒng)的操作員站完成給水泵汽輪機的全部操作和監(jiān)視功能，即共享操作員站   (3) 與汽機旁路控制系統(tǒng)（BPC）之間采用雙向冗余數(shù)據(jù)通訊接口，由DCS系統(tǒng)的操作員站完成汽機旁路控制系統(tǒng)（BPC）的全部操作和監(jiān)視功能，即共享操作員站   (4) 與鍋爐吹灰程控系統(tǒng)（PLC）之間采用雙向數(shù)據(jù)通訊接口，運行人員通過DCS系統(tǒng)的操作員站完成所有吹灰器全程順控、局部順控啟/停操作，以及所有吹灰器狀態(tài)顯示 

10、60; (5) 與兩臺空預(yù)器間隙調(diào)整裝置（PLC）之間分別采用雙向數(shù)據(jù)通訊接口   (6) 與爐底撈渣機控制裝置（PLC）之間分別采用雙向數(shù)據(jù)通訊接口，運行人員通過DCS系統(tǒng)的操作員站完成爐底撈渣機順序啟/停操作，以及狀態(tài)顯示   (7) 與汽機安全監(jiān)視儀表（TSI）（一套）和給水泵汽輪機安全監(jiān)視儀表（TSI）（二套）本特利3500系統(tǒng)之間分別采用數(shù)據(jù)通訊接口   (8) 與兩套凝汽器膠球清洗程控系統(tǒng)（PLC）之間分別采用雙向數(shù)據(jù)通訊接口 

11、60; (9) 與鍋爐爐管泄漏監(jiān)測系統(tǒng)之間采用數(shù)據(jù)通訊接口   (10) 與電除塵器控制系統(tǒng)之間采用雙向數(shù)據(jù)通訊接口   (11) 與凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)（PLC）之間采用雙向數(shù)據(jù)通訊接口，運行人員通過DCS系統(tǒng)的操作員站完成主要設(shè)備操作與主要參數(shù)監(jiān)視   (12) 與電氣發(fā)電機-變壓器組保護系統(tǒng)之間采用數(shù)據(jù)通訊接口   (13) 與電氣直流電源系統(tǒng)之間采用數(shù)據(jù)通訊接口   (14)&#

12、160;與電氣保安電源系統(tǒng)之間采用數(shù)據(jù)通訊接口   (15) 與電氣啟-備變保護之間采用數(shù)據(jù)通訊接口      西門子公司提供的與外系統(tǒng)通訊接口的通訊模件（CM）是一種基于PC機的架構(gòu)、開放的、可以通過不同的總線協(xié)議實現(xiàn)DCS與外系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換，從而達到DCS對使用不同控制硬件的控制系統(tǒng)的集中監(jiān)控。目前該通訊模件（CM）已經(jīng)發(fā)布了MODBUS和IEC60870協(xié)議版本，其他協(xié)議還包含了TCP/IP、DH+、General Electric GSM、SIMATIC H

13、1等協(xié)議。在臺山電廠的DEH/MEH和凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)之間使用的是TCP/IP總線協(xié)議，冗余配置，其他接入DCS的外系統(tǒng)使用的是MODBUS總線協(xié)議。      每個通訊模件（CM）提供6個串口基于MODBUS協(xié)議與外系統(tǒng)進行連接。由于MODBUS是國際上廣泛使用的通訊協(xié)議，各個自動控制廠家都提供了基于MODBUS協(xié)議的接口，通過西門子公司提供的通訊模件(CM)可以很容易地與其他廠家的控制系統(tǒng)進行連接整合。通訊模件（CM）控制器設(shè)置為RTU傳輸模式，其數(shù)據(jù)傳輸通信使用主-從技術(shù)，即僅一設(shè)備（主設(shè)備）能初始化傳輸（查詢），其它設(shè)備（

14、從設(shè)備）根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。錯誤檢測域的內(nèi)容是通過對消息內(nèi)容進行16位的循環(huán)冗長檢測方法得出的，但是通訊模件（CM）不支持廣播電報方式。通訊模件里的任意一個串口都可以用于單獨操作一個MODBUS系統(tǒng)，每個接口界面既可以作為主設(shè)備進行操作也可以作為從設(shè)備進行操作。通訊模件通過MODBUS總線協(xié)議與外系統(tǒng)連接的概貌圖如下    在西門子TXP里，通訊模件（CM）可以近似為掛在工廠總線（Plant Bus）上的一個控制站（AS620），通過操作和監(jiān)視系統(tǒng)（OM650）對其連接的控制站進行操作和監(jiān)視，通過工程師站（ES680）對通訊模

15、件進行組態(tài)，對于與外系統(tǒng)的接口參數(shù)如傳輸波特率、奇偶校驗位在通訊模件（CM）內(nèi)部進行設(shè)置通訊模件的端口設(shè)置如下：;-; Modbus Master; Serial Interface 3ModbusMaster_1PortAdr=0x3E8Irq=7Baudrate=38400Parity=EvenStopBits=1DataBits=8; Hardware handshake active nur f黵 RS485:RtsCts=1;Angabe in ms,&#

16、160;wie lange auf eine R點kantwort max. gewartet wirdTimeout=1000; Anzahl zulaessige Timeouts bevor Meldung erzeugt wirdMaxTimeoutCount=3;Angabe in ms, in welchen Zeitintervall ein Lebenszeichente

17、legramm; (FC 8) zu den angeschlo遝nen Slaves gesendet wird; LoopBackTime=1000; Anzahl der L點ken in der Modbusadressierung;Dummys=5;Timedelay between each request telegram in msDelay=100; Read

18、 Coil Status ( Code 1 )RCS-Offset = -1  Read Input Status ( Code 2 )RIS-Offset = -1; Read Holding Register ( Code 3 )RHR-Offset = -1; Read Input Regis

19、ter ( Code 4 )RIR-Offset = -1; Force Single Coil ( Code 5 )FSC-Offset = -1; Preset Single Register ( Code 6 )PSR-Offset = -1; Force Multiple Coils ( Code&#

20、160;15 )FMC-Offset = -1; Preset Multiple Register ( Code 16 )PMR-Offset = -1      通訊模件（CM）的數(shù)據(jù)采集、控制組態(tài)在ES680里完成，如同T-XP的邏輯組態(tài)一樣，以功能塊化、參數(shù)化進行組態(tài)，直觀、易懂、快捷，其組態(tài)的畫面如下圖。   4西門子公司的T-XP分散控制系統(tǒng)在臺山電廠的運用是成功的，但是由于臺

21、山電廠是西門子公司T-XP在國內(nèi)在國產(chǎn)600WM機組上的首次使用，在調(diào)試和運行期間遇到了一些問題，但是通過各方的努力都得到了很好的解決方案，如：   (1) 電源插座內(nèi)部燒蝕導(dǎo)致電源接觸不良導(dǎo)致過程處理單元（PU）死機，從而影響部分重要過程數(shù)據(jù)無法監(jiān)控達20分鐘，開始由于西門子公司技術(shù)人員判斷為系統(tǒng)故障導(dǎo)致死機，以致由于插座接觸不良的同一個原因造成過程處理單元（PU）死機的現(xiàn)象出現(xiàn)了兩次。更換了有接觸不良的插座并徹底檢查了其他電源插座后至今未出現(xiàn)過電源插座接觸不良導(dǎo)致的計算機死機問題。   (2) 系統(tǒng)組態(tài)過程中由

22、于西門子公司技術(shù)人運的疏忽導(dǎo)致上下層單元的數(shù)據(jù)不一致<過程處理單元(PU)和外系統(tǒng)通訊模件（CM）>。結(jié)果過程處理單元不斷循環(huán)向外系統(tǒng)通訊模件（CM）發(fā)送請求信息，導(dǎo)致網(wǎng)路故障，結(jié)果造成過程處理單元（PU）死機，直接影響操作員站（OT）的監(jiān)控，恢復(fù)過程監(jiān)控功能長達25分鐘。對上下層單元數(shù)據(jù)進行重新核對后并進行修改后至今未出現(xiàn)過該現(xiàn)象。   (3) 鼠標(biāo)在操作員站的運動軌跡不靈活，由于操作員站是使用的REDHAT LINUX操作系統(tǒng)（以往使用SCO UNIX），T-XP操作員站軟件與LINUX操作系統(tǒng)的存在兼容性問題，后來重

23、新設(shè)置T-XP里的鼠標(biāo)相關(guān)的系統(tǒng)數(shù)據(jù)后正常。   (4) 過程處理單元的Streams resources（NSTRPAGES）的快速增長導(dǎo)致處理器單元（PU）與網(wǎng)絡(luò)通訊中斷導(dǎo)致其關(guān)機，在未有解決方案前，過程處理單元每20天需要重新切換并啟動一次來終止Streams resources（NSTRPAGES）的增長。后來由西門子公司通過系統(tǒng)自檢文件的分析是由于UNIX使用的驅(qū)動程序不對，使用了LINUX的驅(qū)動程序而導(dǎo)致這種情況發(fā)生。后來由德國西門子公司發(fā)來了UNIX的驅(qū)動補丁并安裝到過程處理單元（PU）上得以解決該問題。 &#

24、160; (5) 操作員站在組態(tài)曲線數(shù)據(jù)時會發(fā)生操作員站（OT）自動重新氣動的現(xiàn)象。分析是由于T-XP系統(tǒng)軟件和操作員站安裝的LINUX操作系統(tǒng)兼容問題，后來由德國西門子公司發(fā)來了操作員站的補丁并安裝到OT上得以解決該問題。   (6) 西門子公司在設(shè)計歷史記錄數(shù)據(jù)時，沒有與電廠熱控人員深入探討，導(dǎo)致在查找事故歷史紀(jì)錄時沒有數(shù)據(jù)存檔。后來經(jīng)過熱控人員整理，將未完善的數(shù)據(jù)都根據(jù)西門子T-XP的歷史數(shù)據(jù)記錄的要求增加了時間標(biāo)簽（TTD），保證了歷史數(shù)據(jù)的全面，方便了故障原因的查找。   (7) 初期DCS的網(wǎng)路負荷偏高，并且歷史記錄數(shù)據(jù)量增長迅速，分析為數(shù)據(jù)采集時的例外報告設(shè)置不完善，經(jīng)過電廠熱控人員的分析修改，將DCS里的數(shù)據(jù)采集的例外報告進行了完善，修改了T-XP里數(shù)采集據(jù)的參數(shù)DELTA值后，DCS的網(wǎng)路負荷和歷史數(shù)據(jù)量的增長趨于正常設(shè)計值。