霍尼韋爾分散控制系統(tǒng)TPS與新華DEH通訊問題解決方案

謝明

摘 要：文章對(duì)XDC800分散控制系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)介，對(duì)霍尼韋爾分散控制系統(tǒng)TPS在老電廠DCS改造中存在的網(wǎng)絡(luò)通訊問題進(jìn)行了分析討論，提出了解決辦法，為其它電廠同類型DCS改造提供經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞：XDC800分散控制系統(tǒng)；控制器；負(fù)荷率

1 問題的提出

TPS系統(tǒng)和其它類型的第四代DCS系統(tǒng)有所不同，由于網(wǎng)絡(luò)接口模件（NIM）最大通訊IO點(diǎn)為8000點(diǎn)/NIM，一臺(tái)300MW機(jī)組4000個(gè)IO點(diǎn)，再加上4000個(gè)內(nèi)部邏輯控制和運(yùn)算點(diǎn)，實(shí)際需要也是8000點(diǎn)，用一臺(tái)NIM顯然達(dá)到通訊能力的極限，一般300MW機(jī)組都配有兩臺(tái)NIM，也就是兩條控制網(wǎng)絡(luò)，這就存在兩條網(wǎng)絡(luò)之間HPM（控制器）的數(shù)據(jù)通訊問題，同一條網(wǎng)絡(luò)上的HPM（高性能過程處理器）也存在數(shù)據(jù)通訊問題，因此，對(duì)大型發(fā)電廠DCS而言，如何實(shí)現(xiàn)TPS內(nèi)部數(shù)據(jù)通訊是一個(gè)期待解決的難題。

由于DCS、DEH、ETS分別屬于獨(dú)立系統(tǒng)，各個(gè)系統(tǒng)之間不可避免需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，例如協(xié)調(diào)系統(tǒng)負(fù)荷要求信號(hào)、RB命令、給水流量要求信號(hào)等一些控制命令，另外還有汽機(jī)本體金屬壁溫、發(fā)電機(jī)本體溫度等監(jiān)視信號(hào)，這些信號(hào)是通過遠(yuǎn)程IO方式從現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)入DCS，要實(shí)現(xiàn)在DEH中監(jiān)視可以通過就地雙支元件用硬接線再進(jìn)入DEH，也可以通過DCS通訊給DEH實(shí)現(xiàn)；TSI中汽機(jī)軸振等信號(hào)是從就地通過電纜接線進(jìn)入DEH，在DCS中無法監(jiān)視；ETS中保護(hù)的投、切和過程報(bào)警信號(hào)，在DCS中也無法監(jiān)控，因此，如何實(shí)現(xiàn)TPS和DEH、TSI之間數(shù)據(jù)共享是一個(gè)需要解決的另一個(gè)難題。

顯然用通訊的方案不僅節(jié)省電纜而且不占用系統(tǒng)IO通道，系統(tǒng)通訊開銷較小，通過借鑒以往改造經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合我廠實(shí)際情況，最終討論決定，本著不影響機(jī)組安全運(yùn)行的前提下，以簡(jiǎn)單、實(shí)用、盡可能的節(jié)省材料費(fèi)用和施工費(fèi)用、縮短工期為原則，對(duì)一些參與保護(hù)、控制的命令信號(hào)，一律采用硬接線方式，對(duì)于純監(jiān)視的汽機(jī)壁溫、發(fā)電機(jī)本體溫度等一些信號(hào)，則全部采用MODBUS串行通訊方式實(shí)現(xiàn)。

2 TPS系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2.1 硬件配置

系統(tǒng)共設(shè)有5臺(tái)操作員站（GUS），1臺(tái)工程師站（GUS），1臺(tái)單元長(zhǎng)站（Remoter-GUS），一臺(tái)報(bào)表處理站（WINNT系統(tǒng)，GUS），一臺(tái)SOE站（DELL PC機(jī)），8臺(tái)冗余的HPM控制站，9個(gè)FTA端子柜，其中D02使用了兩個(gè)遠(yuǎn)程FTA柜。1臺(tái)節(jié)點(diǎn)柜，12個(gè)繼電器柜，1臺(tái)FSSS繼電器柜，3個(gè)電源柜（其中一臺(tái)為DCS本機(jī)供電，另外兩臺(tái)為熱控電源柜）。2臺(tái)吹灰動(dòng)力柜。1臺(tái)旁路動(dòng)力柜。

2.2 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

TPS系統(tǒng)具有三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分別是以太網(wǎng)（Ethernet）、局域控制網(wǎng)（LCN）和通用控制網(wǎng)（UCN）。

3 TPS系統(tǒng)通訊方案

3.1 TPS內(nèi)部數(shù)據(jù)點(diǎn)的通訊

共分為兩種情況：同一條UCN網(wǎng)絡(luò)之間通訊和兩條UCN網(wǎng)絡(luò)（這里指01網(wǎng)和02網(wǎng)）之間通訊。

第一，同一條UCN網(wǎng)絡(luò)之間通訊。TPS系統(tǒng)支持在同一網(wǎng)絡(luò)下的HPM點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊功能（Peer-to-Peer），實(shí)現(xiàn)方法可以用RegPV點(diǎn)、 RegCtl點(diǎn)、DevCTL點(diǎn)、或者Logic點(diǎn)讀或者寫（俗稱的“拉、推”），也可以用CL程序讀、寫。第二，UCN01和UCN02之間通訊。不同的UCN網(wǎng)絡(luò)之間必須借助LCN網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)通訊。實(shí)現(xiàn)方法是通過AM模件上的CL程序讀、寫。但AM只能讀寫SP單元的I/O點(diǎn)，因此，必須首先將需要通訊的兩個(gè)HPM中的點(diǎn)推給SP單元，再由CL程序?qū)P點(diǎn)推下去，現(xiàn)舉例說明：

3.2 TPS系統(tǒng)和第三方設(shè)備的通訊

主要包括TPS與DEH/MEH以及ETS系統(tǒng)之間的通訊。

3.2.1 TPS與DEH通訊。主要有以下幾類點(diǎn)：（1）模擬量輸出信號(hào)（DCS到DEH）：汽機(jī)壁溫信號(hào)、軸承回油溫度、軸承金屬溫度、正負(fù)向推力軸承溫度、發(fā)電機(jī)線圈溫度等104個(gè)點(diǎn)。（2）開關(guān)量輸出信號(hào)（DCS到DEH）：轉(zhuǎn)、定冷泵停止，轉(zhuǎn)、定冷水箱水位低等信號(hào)13點(diǎn)。（3）模擬量輸入信號(hào)（DEH到DCS）：TSI信號(hào)共計(jì)34點(diǎn)。

實(shí)現(xiàn)方法：要實(shí)現(xiàn)DCS和DEH通訊，在DCS中通過一個(gè)通訊單元實(shí)現(xiàn)（Gateway），渭河#3機(jī)組使用的是一對(duì)EPLCG（擴(kuò)展型PLC接口）模件，該設(shè)備掛在LCN網(wǎng)絡(luò)上，成為該網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，系統(tǒng)組態(tài)定義為HG03網(wǎng)絡(luò)，所有與DEH、ETS的通訊點(diǎn)都從該模件接收、發(fā)送。在DEH中也有一個(gè)專門的通訊站，即一臺(tái)工控機(jī)，里面裝有新華XDPS400自帶的通訊軟件（GTW）。DCS和DEH的通訊方式為Modbus串行通訊，波特率9600，偶校驗(yàn)，數(shù)據(jù)位8位，停止位1位，DCS為主站，DEH作從站。

下圖為DCS、DEH點(diǎn)通訊示意圖：

3.2.2 DCS和ETS通訊。該部分通訊點(diǎn)主要用作保護(hù)的投、切和過程報(bào)警，其中DI信號(hào)111點(diǎn)，DO信號(hào)44點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)方法和DEH、DCS的通訊相似，在DCS中經(jīng)過EPLCG通訊單元，利用PORT2端口，一對(duì)無源RS232/485轉(zhuǎn)換器，MODBUS協(xié)議，RS485接線方式。由于ETS所有通訊點(diǎn)只應(yīng)用在LCN網(wǎng)絡(luò)，沒有被UCN下層網(wǎng)絡(luò)使用，因此，實(shí)現(xiàn)方法相對(duì)簡(jiǎn)單，沒有用到AM模件和CL語言等煩瑣的推拉關(guān)系。

4 結(jié)束語

通過以上的解決方案，使得Honeywell公司的TPS系統(tǒng)真正做到了在渭河電廠的順利使用，成功解決了各個(gè)系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)通訊問題。創(chuàng)造了TPS和DEH在國(guó)內(nèi)第一次實(shí)現(xiàn)通訊，EPLCG（擴(kuò)展型PLC通訊單元）在國(guó)內(nèi)第一次成功使用兩個(gè)第一，使得TPS系統(tǒng)發(fā)揮了其硬件穩(wěn)定可靠的優(yōu)勢(shì)，又較好的避免了通訊能力較差的不足，可以說做到了物盡其用的目的。endprint