關(guān)于電廠DCS與DEH冗余通訊淺析

蔡衛(wèi)國(guó)

摘 要：某電廠#8機(jī)組完成DCS系統(tǒng)改造之后，DCS改用Ovation系統(tǒng)，而DEH選用的是上汽的DEH-ⅢA數(shù)字純電調(diào)系統(tǒng)。盡管在DEH與DCS內(nèi)均有冗余配置，但二者間通訊并未實(shí)現(xiàn)冗余。本文首先分析了已有通訊模式，探討了多種可實(shí)現(xiàn)冗余通訊的具體方案，且依據(jù)該廠實(shí)況，選用增加DCS系統(tǒng)邏輯的方法，實(shí)現(xiàn)DEH與DCS之間的冗余通訊。

關(guān)鍵詞：DEH；DCS；冗余通訊

某電廠#8機(jī)組已有將近二十年運(yùn)轉(zhuǎn)歷史的200MW火力發(fā)電機(jī)組，伴隨此電廠在監(jiān)控自動(dòng)化水平方面的不斷提高，其在單元機(jī)組控制水平方面，同樣得到大幅提升。為了能提升該機(jī)組的自動(dòng)化水平，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高機(jī)組安全性與效率，該機(jī)組分別進(jìn)行了DEH系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)改造。經(jīng)過改造，#8機(jī)組DCS選用了Ovation系統(tǒng)，在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)方面，則選用的是1：1的冗余結(jié)構(gòu)與冗余接口卡，另外還專門設(shè)計(jì)了傳輸出錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)，大幅提升了系統(tǒng)的可靠性與安全性。而在改造DCS方面，則選用了上汽制造的DEH-ⅢA數(shù)字純電調(diào)系統(tǒng)，這樣便出現(xiàn)了DEH與DCS通訊問題，本文就此問題的具體解決思路作一探討。

1.原因分析

因DEH與DCS是不同公司的產(chǎn)品，其通訊采取的是以CP/IP協(xié)議為基礎(chǔ)的Mod Bus通訊。針對(duì)DEH來講，其并無專門性的操作員站，通常是DEH與DCS共享同一個(gè)操作員站。其中，DEH是從站，而DCS為主站，DCS對(duì)DCS操作員站的各項(xiàng)操作予以響應(yīng)，且還會(huì)將DEH系統(tǒng)各個(gè)設(shè)備與測(cè)點(diǎn)的當(dāng)前狀態(tài)信息，以周期性的方式，反饋至DCS系統(tǒng)。因此，DCS對(duì)DEH進(jìn)行的一個(gè)操作流程，通常有如下步驟：DCS發(fā)出查詢命令與操作命令，傳送至DEH，然后DEH對(duì)DCS的指令予以接受，即刻操作，最后返回狀態(tài)信息。通常情況下，DEH會(huì)設(shè)置有2臺(tái)工控機(jī)，也就是MMI41與MMI40。

DEH的40號(hào)操作員站與DCS的7號(hào)DPU進(jìn)行通訊；而DEH的41號(hào)操作員站與DCS的57號(hào)DPU進(jìn)行通訊。因DCS與DEH通訊采取的是一對(duì)一的設(shè)計(jì)方式，DEH的41號(hào)操作員站的功能相同于40號(hào)操作員站。DCS的#7號(hào)DPU與DEH的MMI40進(jìn)行通訊，而DCS的#57號(hào)與DEH的MMI41進(jìn)行通訊。DEH的DPU31與DPU11是冗余關(guān)系，當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，可以進(jìn)行無擾切換；DCS的DPU57與DPU7之間，同樣是互為冗余的關(guān)系，也可以進(jìn)行無擾切換。如果主控是DCS的#7號(hào)DPU，那么此時(shí)DEH的MMI40，便與DCS通訊；如果主控是#57號(hào)DPU，則DEH便會(huì)以自動(dòng)的方式切換成MMI41，并與DCS進(jìn)行通訊。若MMI41發(fā)生故障，則DEH與DCS便會(huì)喪失通訊，難以實(shí)現(xiàn)通訊完全冗余。

由此表明，盡管DEH與DCS內(nèi)部均為冗余配置，但DEH與DCS間的通訊，并未能真正意義上實(shí)現(xiàn)冗余，僅僅是保障了DCS的DPU57與DPU7在切換時(shí)，系統(tǒng)仍然能保持正常工作狀態(tài)，而如果DEH的其中一個(gè)MMI發(fā)生故障，則同無法進(jìn)行。當(dāng)機(jī)組處于正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，如果正與DCS通訊的MMI發(fā)生故障，或者是出現(xiàn)關(guān)閉情況，則DCS與DEH之間的通訊便會(huì)喪失，此時(shí)，相關(guān)工作人員則難以監(jiān)視與控制DEH。現(xiàn)實(shí)上，等同于把整個(gè)DEH系統(tǒng)，自控制系統(tǒng)當(dāng)中開路出去，這會(huì)危及機(jī)組的穩(wěn)定、安全運(yùn)行。

2.問題的處理策略

鑒于此，對(duì)DEH與DCS的通訊進(jìn)行了冗余改造。因DEH與DCS內(nèi)部均為冗余配置，知識(shí)DEH與DCS間并未能實(shí)現(xiàn)冗余通訊，因此，在實(shí)際操作中，如果能夠?qū)崿F(xiàn)DCS，也可以實(shí)現(xiàn)與DEH之間的一對(duì)一通訊，除此之外，還能實(shí)現(xiàn)交叉通訊，最終變得達(dá)成DEH與DCS之間的冗余通訊。

需要指出的是，因DPU與DCS自身并沒有專門設(shè)置雙路冗余功能，因此，針對(duì)上述構(gòu)思而言，也就較難通過設(shè)置DPU來實(shí)現(xiàn)，需采取其它方法，且結(jié)合當(dāng)前實(shí)況，實(shí)施如下方案：（1）用網(wǎng)橋，使DEH40、DEH41與DPU7、DPU57相連接，并達(dá)成DEH41、DEH40與DPU57、DPU7間的交叉通訊的硬件連接。（2）增加DPU7的MODBUS通訊通道，而DPU57同樣需要增加一路，并與DEH41、DEH40實(shí)時(shí)通訊。（3）增設(shè)DCS邏輯，針對(duì)由DEH向DCS輸送的兩路通訊信號(hào)，開展無憂切換，最終達(dá)成通訊的完全冗余。

結(jié)合現(xiàn)實(shí)情況，本文選擇增加DCS邏輯的操作方案。當(dāng)運(yùn)行處于正常狀態(tài)時(shí)，僅有1臺(tái)DPU與1臺(tái)DEH操作員站展開通訊，如果通訊失敗，或者是出現(xiàn)故障，DPU與DEH操作員站開展通訊。本文改造了DCS的DPU57、DPU7的通訊程序，使其擁有完全冗余方面的功能。

根據(jù)此思路，本文主要從如下方面進(jìn)行冗余改造：（1）修改DCS的通訊設(shè)置，在實(shí)際操作中，通過設(shè)置Modbu sdriver 的組態(tài)，將Modbus通訊通道分別加入到DPU7、57中。（2）修改了DCS的邏輯。包含DEH至DCS的模擬量信號(hào)、開關(guān)量信號(hào)的邏輯修改；除此之外，還包含DCS至DEH的模擬量信號(hào)、開關(guān)量信號(hào)的邏輯修改。（3）修改了DEH側(cè)，需要指出的是，本文對(duì)Xh_hb.ini配置文件進(jìn)行了修改，且根據(jù)實(shí)際需要，增加了DEH的點(diǎn)目錄，此外，還增加了DEH的處理邏輯。使DEH可以更加合理、高效的選擇DCS的兩路通訊信號(hào)，因而從理論層面來分析，實(shí)現(xiàn)了二者之間通訊的完全冗余。

3.結(jié)語

綜上，電廠在選用DEH與DCS系統(tǒng)方面，選擇非同一廠家的情況比較多見，因此，難以避免的會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)系統(tǒng)的兼容通訊問題。在正常通訊得以滿足的前提下，本文對(duì)DCS和DEH之間的通訊進(jìn)行了改造，實(shí)現(xiàn)其通訊的1：1冗余，因而使系統(tǒng)的安全性得到大幅提升，另外，在可靠性上也得到了極大保障。

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作者簡(jiǎn)介：

蔡衛(wèi)國(guó)（1968-），男，民族：漢，籍貫：浙江省寧波市，當(dāng)前職稱：助理工程師，學(xué)歷：大專，研究方向：發(fā)電廠儀控、自動(dòng)化。