霍尼韋爾分散控制系統TPS與新華DEH通訊問題解決方案

謝明

摘 要：文章對XDC800分散控制系統進行了簡介，對霍尼韋爾分散控制系統TPS在老電廠DCS改造中存在的網絡通訊問題進行了分析討論，提出了解決辦法，為其它電廠同類型DCS改造提供經驗和技術參考。

關鍵詞：XDC800分散控制系統；控制器；負荷率

1 問題的提出

TPS系統和其它類型的第四代DCS系統有所不同，由于網絡接口模件（NIM）最大通訊IO點為8000點/NIM，一臺300MW機組4000個IO點，再加上4000個內部邏輯控制和運算點，實際需要也是8000點，用一臺NIM顯然達到通訊能力的極限，一般300MW機組都配有兩臺NIM，也就是兩條控制網絡，這就存在兩條網絡之間HPM（控制器）的數據通訊問題，同一條網絡上的HPM（高性能過程處理器）也存在數據通訊問題，因此，對大型發電廠DCS而言，如何實現TPS內部數據通訊是一個期待解決的難題。

由于DCS、DEH、ETS分別屬于獨立系統，各個系統之間不可避免需要進行數據交換，例如協調系統負荷要求信號、RB命令、給水流量要求信號等一些控制命令，另外還有汽機本體金屬壁溫、發電機本體溫度等監視信號，這些信號是通過遠程IO方式從現場進入DCS，要實現在DEH中監視可以通過就地雙支元件用硬接線再進入DEH，也可以通過DCS通訊給DEH實現；TSI中汽機軸振等信號是從就地通過電纜接線進入DEH，在DCS中無法監視；ETS中保護的投、切和過程報警信號，在DCS中也無法監控，因此，如何實現TPS和DEH、TSI之間數據共享是一個需要解決的另一個難題。

顯然用通訊的方案不僅節省電纜而且不占用系統IO通道，系統通訊開銷較小，通過借鑒以往改造經驗并結合我廠實際情況，最終討論決定，本著不影響機組安全運行的前提下，以簡單、實用、盡可能的節省材料費用和施工費用、縮短工期為原則，對一些參與保護、控制的命令信號，一律采用硬接線方式，對于純監視的汽機壁溫、發電機本體溫度等一些信號，則全部采用MODBUS串行通訊方式實現。

2 TPS系統簡介

2.1 硬件配置

系統共設有5臺操作員站（GUS），1臺工程師站（GUS），1臺單元長站（Remoter-GUS），一臺報表處理站（WINNT系統，GUS），一臺SOE站（DELL PC機），8臺冗余的HPM控制站，9個FTA端子柜，其中D02使用了兩個遠程FTA柜。1臺節點柜，12個繼電器柜，1臺FSSS繼電器柜，3個電源柜（其中一臺為DCS本機供電，另外兩臺為熱控電源柜）。2臺吹灰動力柜。1臺旁路動力柜。

2.2 網絡構成

TPS系統具有三層網絡結構，分別是以太網（Ethernet）、局域控制網（LCN）和通用控制網（UCN）。

3 TPS系統通訊方案

3.1 TPS內部數據點的通訊

共分為兩種情況：同一條UCN網絡之間通訊和兩條UCN網絡（這里指01網和02網）之間通訊。

第一，同一條UCN網絡之間通訊。TPS系統支持在同一網絡下的HPM點對點通訊功能（Peer-to-Peer），實現方法可以用RegPV點、 RegCtl點、DevCTL點、或者Logic點讀或者寫（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網絡之間必須借助LCN網絡實現通訊。實現方法是通過AM模件上的CL程序讀、寫。但AM只能讀寫SP單元的I/O點，因此，必須首先將需要通訊的兩個HPM中的點推給SP單元，再由CL程序將SP點推下去，現舉例說明：

3.2 TPS系統和第三方設備的通訊

主要包括TPS與DEH/MEH以及ETS系統之間的通訊。

3.2.1 TPS與DEH通訊。主要有以下幾類點：（1）模擬量輸出信號（DCS到DEH）：汽機壁溫信號、軸承回油溫度、軸承金屬溫度、正負向推力軸承溫度、發電機線圈溫度等104個點。（2）開關量輸出信號（DCS到DEH）：轉、定冷泵停止，轉、定冷水箱水位低等信號13點。（3）模擬量輸入信號（DEH到DCS）：TSI信號共計34點。

實現方法：要實現DCS和DEH通訊，在DCS中通過一個通訊單元實現（Gateway），渭河#3機組使用的是一對EPLCG（擴展型PLC接口）模件，該設備掛在LCN網絡上，成為該網的一個節點，系統組態定義為HG03網絡，所有與DEH、ETS的通訊點都從該模件接收、發送。在DEH中也有一個專門的通訊站，即一臺工控機，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，數據位8位，停止位1位，DCS為主站，DEH作從站。

下圖為DCS、DEH點通訊示意圖：

3.2.2 DCS和ETS通訊。該部分通訊點主要用作保護的投、切和過程報警，其中DI信號111點，DO信號44點。實現方法和DEH、DCS的通訊相似，在DCS中經過EPLCG通訊單元，利用PORT2端口，一對無源RS232/485轉換器，MODBUS協議，RS485接線方式。由于ETS所有通訊點只應用在LCN網絡，沒有被UCN下層網絡使用，因此，實現方法相對簡單，沒有用到AM模件和CL語言等煩瑣的推拉關系。

4 結束語

通過以上的解決方案，使得Honeywell公司的TPS系統真正做到了在渭河電廠的順利使用，成功解決了各個系統之間數據通訊問題。創造了TPS和DEH在國內第一次實現通訊，EPLCG（擴展型PLC通訊單元）在國內第一次成功使用兩個第一，使得TPS系統發揮了其硬件穩定可靠的優勢，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