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DCS系统整体升级改造应用案例
发布时间:2016/6/24  来源:国际工业自动化网  浏览次数:503

 

  天津泰新垃圾发电有限公司DCS系统采用上海福克斯波罗有限公司的I/A Series产品。工作站型号为AW51F,控制器型号为CP60,I/O卡件为FBM200系列,控制网络为节点总线型。从2004年投产至今,已有十年多时间。为了生产的稳定性和安全性的要求由现有的机/炉控制器(型号为CP60)升级成新的控制器(型号为FCP270),升级后的控制器随卡件柜布置,改变原来集中布置的情况。
  一、简介
  天津双港垃圾焚烧发电厂是我国华北地区第一个垃圾焚烧发电厂,总投资5.8亿,占地面积108亩。设有3条400吨/日焚烧线,采取24小时连续运行方式,全年运行不低于8000小时,每天可无害化处理生活垃圾1200吨,年处理垃圾40万吨,装机2台12MW汽轮机发电机组,利用垃圾焚烧余热发电,年平均上网电量1.2亿度。
  从2004年投产至今,已有十年多时间。这几年来,随着计算机和控制技术的飞速发展,I/A系统也随之了升级换代,从工作站到控制器、卡件等,均推出了新一代产品,新产品无论性能和可靠性方面,与早期产品相比均有了较大提升。与之相应的,早期的节点总线系列产品,如RCNI/NCNI、CP60、51F工作站、COMM30通讯组件等已退出市场。为保证电厂长期稳定无故障运行,故在现有系统的基础上有计划有步骤地更新原有DCS系统。
  二、现有DCS系统配置及使用情况概述
  天津泰新垃圾发电有限公司DCS系统采用上海福克斯波罗有限公司的I/A Series产品。工作站型号为AW51F,控制器型号为CP60,I/O卡件为FBM200系列,控制网络为节点总线型。系统规模为:控制器13对(锅炉6对、汽机2对、电气2对、公用系统1对、通讯控制器2对),工作站8台(操作员站6台,工程师站和历史站各1台)。现有配置如下所示:
  三、DCS升级要求
  1、本次DCS控制系统升级改造后保留原有DCS系统各站的所有功能(包括组态的控制策略、操作、显示、报警、趋势显示、历史趋势和历史数据显示和查询以及与其他控制系统的通讯、显示等)。
  2、升级改造后,保留原有I/O点数,CP负荷不高于50%,采用Mesh网络结构,通讯速率不低于100Mb/s,通讯负荷不高于50%。
  3、保证DCS控制系统升级改造后整个系统的完整性、可靠性、安全性,系统可用性应大于99.99%。
  4、原系统电源采用1:1冗余配置,对升级所涉及的机柜电源进行评估,并保证升级后仍为1:1配置,而且有足够余量,即使只有一路电源供电系统仍可正常工作。
  5、因原系统AW/WP工作站51F目前已经停产,且故障率高,需要升级到最新主流型号的工作站,其中6台操作站为双屏配置。升级后的工作站的硬件和软件应具有高可靠性和容错性,软件应有从错误中迅速恢复的功能。
  6、13对控制器(型号为CP60)需要升级至最新的控制器(型号为FCP270或以上),容错(冗余)配置。
  7、控制系统的网络结构需要升级至新的MESH网络结构,控制局域网和现场总线设备容错(或冗余)配置,通信网络应有病毒防护设施。
  8、升级后系统接地原则上采用原DCS系统的接地系统。
  9、DCS系统升级后,不得改变原系统I/O卡件及通道的编号,方便升级改造后的维护。
  四、升级改造技术方案
  根据本厂的现状和需求,结合I/A Series的产品生命周期特征,制定如下升级方案:
  现场DCS系统控制着3台垃圾焚烧炉2台汽机和一套公用系统,为了保证现场生产安全,计划在升级时进行短时间的停机,在停机期间先对公用系统、1#炉以及1#机进行升级。公用系统、1#炉以及1#机升级后即可开炉运行,以缓解垃圾堆放场的压力。待1#炉、公用系统以及1#机升级完毕后进行2#炉,3#炉以及2#机的升级,在剩下系统升级过程中,可根据现场实际情况确定开炉时间。
  具体方案如下:
  1、停机期间,首先搭建整个系统的网络平台,对现有主机柜进行改装,新增一对24口光纤交换机及其配套电源,并重新设置系统commit安装盘,定义整个网络结构。升级后的网络结构将非常简单并且稳定。13对控制器及8台工作站(操作员站6台,工程师站和历史站各1台)均通过冗余光纤直接接到交换机,形成冗余的Mesh网络结构。由现有#1机/炉控制器(型号为CP60)升级成新的控制器(型号为FCP270),升级后的控制器随卡件柜布置;
  2、将公用系统和1#炉的控制器(型号为CP60)升级为新控制器(型号为FCP270),控制器不再集中布置,升级后的控制器随卡件柜布置。
  3、对现有公用系统和#1炉及1#机卡件柜利旧改造,卡件底板更换为最新的FBM底板,原有卡件保留。
  4、将工作站全部升级为最新的工作站(型号为H92),操作员站和工程师站性能将大大提升。
  5、公用系统和1#炉及1#机升级完毕后,可根据要求启动公用系统和1#炉及1#机,进行正常生产运行,同时对2#炉、3#炉和2#机进行升级改造,这两个炉在升级后逐一接入新的Mesh网络系统,既保证生产安全,又使得现场停机时间不会太长,保证生产连续。
  6、控制系统主要施工步骤
  软件部分:
  (1) 现有系统软件备份,包括组态、画面、系统定义盘等;
  (2) 根据新的系统定义,制作系统定义盘,并使用新的定义盘进行工作站安装;
  (3) 现有Unix平台下画面和逻辑转换到Windows平台;
  (4) 将系统原有组态以及功能恢复至Windows平台后进行调试以使系统原有功能在windows平台完整保留并且运行正常;
  硬件部分:
  (1)新机柜安装就位;
  (2)电缆光缆铺设,光缆熔接;
  (3)新控制器(型号为FCP270)安装;
  (4)原有卡件柜改装旧底板拆除,新底板安装,卡件恢复;
  (5)系统恢复、上电,检测控制器、工作站及I/O卡件状态,测试DCS各部件工作情况。
  五、结论
  通过本次的升级改造,使本厂的DCS系统控制器(型号为CP60)升级为新控制器(型号为FCP270),控制器不再集中布置。工作站全部升级为最新的工作站(型号为H92),操作员站和工程师站性能将大大提升。解决了原来卡件停产造成备件采购困难的问题,同时通过DCS整体升级改造增加了设备的稳定性,为长时间的稳定连续生产打下良好的基础。