国能宁夏大坝发电有限责任公司 宁夏青铜峡 751607
摘要：2009年5月宁夏大坝发电厂#2机组DCS系统实施一体化改造，采用杭州和利时公司生产的HOLLIAS-MACS V分散控制系统，组态软件为MAVS V V1.1.0 SP4 PATH4和CodeSys2.3，目前已连续投入使用11年。受电子设备安全使用年限的限制，DCS使用寿命宜不超过10年。本文简要分析了大坝发电厂#2机组DCS系统升级改造的可行性分析及方案论证，从可靠性、经济性及安全性三个方面展开论证，全面解决大坝发电厂#2机组DCS系统现有的问题。
关键词：集散控制系统（DCS）；服务器；WINDOWS 2008 R2
引言
宁夏大坝发电有限责任公司#2机组的DCS控制系统于2009年进行一体化改造，采用杭州和利时公司生产的HOLLYSYS-MACS V系统，整套系统包括数据采集（DAS）、模拟量控制（MCS）、旁路控制（BPC）、顺序控制（SCS）、危急遮断系统(ETS)、电气控制（ECS）、锅炉炉膛安全监控（FSSS）、锅炉燃烧管理(BMS)、脱硝控制、气力输灰、炉膛吹灰等各项控制功能，是一套软、硬件一体化的完成全套机组各项控制功能的完善的控制系统。
1 HOLLYSYS-MACS V系统在投用过程中的故障问题
1.1人机接口站故障
DCS系统人机接口站包括：工程师站、历史站、操作员站、OPC通讯站。经过11年不间断运行，计算机的电源、硬盘电气性能均出现下降，导致计算机出现无法启动的现象。
工程师站、操作员站及OPC通讯站均采用微软公司WINDOWS XP系统，微软公司目前已停止对WINDOWS XP的技术支持，在操作系统的维护和升级方面也无法得到保障。
1.2 DCS系统直流电源模块故障
宁夏大坝发电厂#2机组DCS系统直流电源模块均为冗余配置，电源模块经过11年运行，电气性能下降，故障数量逐年递增。单一电源模块故障不会对系统造成影响。如果发生电源模块短时先后故障或同时故障，会造成机组局部失控，严重时也会影响到机组安全。
1.3 DCS系统服务器故障
杭州和利时公司生产的HOLLYSYS-MACS V系统结构为C/S服务器结构，采用双服务器冗余配置，系统运行依赖于服务器的支撑，操作系统为WINDOWS SERVER 2008 R2。目前，微软公司在2020年1月15日已经停止对WINDOWS SERVER 2008 R2系统的技术支持，后续采购的服务器在操作系统的维护和升级方面将无法得到保障。
2020年05月26日#2机组DCS系统B服务器故障且无法启动，由于机组运行期间无法更换。目前#2机组DCS系统为单服务器（A服务器）运行。如A服务器发生故障，运行人员将无法通过操作员站对现场的设备进行远方操作，机组将直接面临被迫停机的安全风险。
2 HOLLYSYS-MACS V系统升级改造的必要性
DCS设备初次上电至现在已11年，接近电子产品的理论寿命，老化现象严重，近年来硬件故障率呈逐年上升态势，维护费用每年高达30万以上。根据《DL/T-1083-2019火力发电厂分散控制系统技术条件》中第4.13内容：受电子设备安全使用年限的限制，DCS使用寿命宜不超过10年。结合#2机组DCS系统的运行现状，进行DCS系统升级是非常必要的。
3宁夏大坝发电厂#2机组DCS系统升级改造方案的论证
3.1宁夏大坝发电厂#2机组DCS系统升级改造方案的提出
改造方案采用杭州和利时公司提出的HOLLYSYS-MACS V系统配套升级方式，DCS系统采用和利时公司最新的MACS V6.5.X,该系统在稳定性和可靠性方面做了大量的改进，系统关键功能得到了完善和优化,向下兼容MACS V系统，支持现有硬件SM 系列I/O。
项目实施过程中，只需对上位机、网络、DCS主控制器等设备进行更换，原控制柜、I/O卡件(SM系列)、I/O端子板及接线保持不变。MACS V6.5.X全部软件均自主开发，从控制器的操作系统到实时数据库，从控制器组态（AT）到HMI软件，从离线软件到在线运行软件，不再集成任何第三方软件。
3.2系统网络方面的改进
MACS V6系统的网络架构由三部分组成，从上到下依次为管理网（MNET）、系统网（SNET）、控制网（CNET）。其中系统网和控制网都是冗余配置，管理网为可选网络。
系统实时通信功能支持多种结构：P-P、C/S和混合系统结构，不再需要配置单独的服务器，系统更加可靠、结构更加灵活。系统网络架构图如下所示：
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图<1>：和利时MACS 6.5.X网络构架图
3.3控制器的性能指标（K-CUO1）
主控单元采用嵌入式无风扇设计，超低功耗运行（7.5W@24VDC），用于执行各种实时任务（算法、I/O管理等）的调度、运算。内置微内核HEROS操作系统，提供快速的扫描周期和开放的结构，将网络通讯、数据处理、连续控制、离散控制、顺序控制和批量处理等有机地结合起来，形成稳定、可靠和低耗的先进控制系统。
3.4 宁夏大坝发电厂#2机组DCS系统升级改造方案的优点
宁夏大坝发电厂#2机组DCS升级改造方案为一种系统升级方案，在安全性、可靠性、经济性方面都具有极大优点。若采用其他控制系统，需要重新设计、组态、画面生成和I/O机柜更改安装，相比之下有如下优点：
1）保留了大部分I/O机柜及电缆，减少了施工的工作量，缩短了工期；
2）保留了I/O 端子和现场变送器/开关量接线，技术人员无需重新熟悉；
3）控制方案和逻辑无扰转换；
4）功能块和自动化系统完全移植；
5）原有的组态、画面无需太大的变动，热工和运行人员均可直接上手，基本无需熟悉过程，大大加快了进度，也减轻了运行人员劳动强度，避免了因不熟悉而导致的误操作。
结论
综上所述，宁夏大坝发电厂#2机组DCS系统升级改造方案为一种系统移植方案，只需对原系统中部分设备进行更换并安装相应的配套软件，即可解决原DCS系统所存在的问题，具有影响范围小、安全性高、实施工期段、改造成本低等诸多优点，是#2机组DCS系统升级改造的最优方案。
参考文献
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