论DCS控制系统升级改造的必要性

论DCS控制系统升级改造的必要性西来峰甲醇厂雷志林摘要：介绍了甲醇厂2*75t循环流化床锅炉DCS控制系统在实际使用过程中出现的问题，并提出了相应的改造措施。关键词:DCS（集散控制系统）；单域多站模式；联锁设备；高数据流；CPU负荷；服备器瘫痪；网络架设；升级改造1控制系统原状我厂2*75t锅炉采用循环流化床燃烧方式，操作控制系统采用杭州和利时MACSVpatch2V1.1.0，主要控制锅炉汽包液位、给煤机、引风机、一、二次风机等关键联锁设备。主产蒸汽重点供给甲醇界区汽轮机所需饱和动力蒸汽、焦化二期低压蒸汽、甲醇厂及焦化二期冬季采暖换热站蒸汽。该系统初期设计为单域多站模式，由1#、2#炉以及公用系统三个子站共同组成一个域，3个子站共用互为冗余的2台交换机和系统服务器。（图为系统架设结构图）2故障及原因分析该DCS控制系统自2005年年底投运以来，在运行过程中多次出现服务器单台故障备机无法及时自动切换，交换机通讯受阻，个别操作站网卡故障、电脑硬盘大量损坏，致使整个控制系统瘫痪等一系列问题。以上任何一处故障的发生，均能使锅炉装置运行设备发生误动作，甚至造成整个锅炉系统误停机，发生安全事故。经过认真分析、研究故障原因，并及时与和利时厂家进行一系列的技术讨论，最后一致认为造成这一系列故障的重点原因是：原和利时MACSVpatch2V1.1.0系统原设计的单域多站工作模式仅能满足一台锅炉及公用系统运行，也就是原锅炉设计时为一用一备模式。而后来由于甲醇装置在自产蒸汽不足的情况下需两台锅炉同时运行，运算数据量大于初期控制设计负荷，且三个站在同一个域，当其中任何一个站发生故障，其余两个站均会受其影响，进而造成局域网络高数据流，致使整个控制系统硬件损坏，服备器瘫痪，设备误停机。根据以上分析结论，结合我厂现场实际情况，并结合国内外ABB、霍尼韦尔、浙大中控等相关专业自控公司的成熟经验，本着降低成本突出成绩的原则，决定对我厂锅炉DCS控制系统进行一系列的升级改造。3升级改造措施及内容3.1系统网络和控制网络完成相对独立的数据采集和设备控制功能，有效的隔离各个工业系统，重点是除尘、点火等PLC控制单元。3.2DP卡与I/O模块的周期不超过主控单元CPU与DP主卡周期的2/3，以便有效的降低系统负荷。3.3锅炉控制系统由软件由和利时MACSVpatch2V1.1.0升级为MACSVV1.1.0SP4patch5，提高组态、数据运算处理功能。3.4将原系统架设模式由单域多站改为单域单站的架设模式，将原来的系统拆分为三个独立的工程，即1#锅炉系统工程，2#锅炉系统工程，公用系统工程。3.5将原有单域系统组态中的1、2#炉及公用系统的程序在不改变点名、逻辑运算、联锁关系的前提下进行拆分。3.6系统软件安装升级后进行单域单站的组态3.6.11#锅炉系统工程地址：上位机IP：130/131.0.0.50130/131.0.0.51服务器IP：A130/131.0.0.1B130/131.0.0.23.6.22#锅炉系统工程地址：上位机IP：130/131.0.0.52130/131.0.0.53服务器IP：A130/131.0.0.3B130/131.0.0.43.6.3公用系统工程地址：上位机IP130/131.0.0.54130/131.0.0.55服务器IPA130/131.0.0.5B130/131.0.0.6对1#锅炉工程、2#锅炉工程和公用系统工程的主控单元进行数据清空，并修改控制器地址。对1#锅炉工程、2#锅炉工程和公用系统工程交换机、服务器网络独立链接。3.8.1新装两台24口交换机将上位机的130,131网段进行通讯并保持网络畅通。3.8.2分别对对1#锅炉工程、2#锅炉工程和公用系统工程程序进行编译下装，测试网络独立运行情况。4升级改造结果（新的的网络架设图如下）5结论自2013年10月份对锅炉DCS控制系统升级改造完成，系统运行平稳，数据网络的可靠性进一步提高，特别是通过分层、分站可以有效隔离各层网络通讯故障，操作站各支网络的故障不会波及到控制网络的正常运行，软件的升级明显优化了数据运算速度，大大降低了因ＤＣＳ控制系统软硬件问题而造成非正常停车的几率。由于工程在后期的改造或新增项目过程中只考虑、计算了所需的设备、容量、达到的工艺生产目的，一味的增加各种设备并进行操作，控制，而忽略了工程初期DCS控制系统的设计容量与现有负荷，DCS控制器CPU长时间高负荷运行，进而引发DCS软/硬件，通讯设备，数据转发/接收模快损坏。DCS系统一旦发生不明显故障，原因很难及时查清，在带病运行的过程中及易造成整个生产系统波动，甚至引发安全事故。所以我认为在严格把控新加控制设备的基础上对DCS控制系统（特别是早期设计投运DCS控制系统）进行升级改造，是很有必要的，与其亡羊补牢，不如未雨绸缪。参考资料1.和利时MACSV1.1.0组态手册2.75t循环流化床锅炉使用说明书3.北极星电力论坛资料4.ABB、霍尼韦尔、浙大中控DCS组态手册