新華DEH控制系統在火電廠中的應用

鄧軍

摘 要：本文介紹了某廠汽輪機DEH控制系統的結構及由新華DEH-Ⅲ系統升級至V型的升級過程及升級主要內容，并針對DEH-Ⅲ型系統應用過程中的主要問題提出了解決方案。

關鍵詞：DEH-Ⅲ；XDPS-400+；BTC控制

一、引言

某廠1號機組DEH系統采用新華DEH-Ⅲ型產品，控制系統軟件為XDPS 2.05版XDPS-400+。自投產以來，系統運行穩定、可靠性較高，但近年來，硬件（卡件）故障、異常的次數有增加趨勢；同時由于1號機組投產七年有余，而產品的實際壽命也已接近8年，DEH-Ⅲ型系統中的BC-NET卡、MCP卡、MCP-OPC卡、包括閥門控制的VCC卡等原廠家已停產，BC-NET卡在停機狀態下可以成組更換升級替代產品，而VCC卡、MCP卡和MCP-OPC卡新華公司在工作機理上有了進一步的優化，分別升級為VPC卡、SDP卡，當故障時必須連帶接線端子板和卡件全部更換；同時應電網要求一次調頻死區由±3RPM改為±2RPM，由于當前機組轉速控制精度為1RPM，導致一次調頻動作頻繁，就地設備承受調節負荷也相應增加不少，衍生的設備問題也有增加趨勢，如LVDT的可靠性、閥門流量調節跟蹤能力、就地油動機波動大、EH油管振動大等，顯然目前轉速控制精度不能滿足要求，而DEH-V型系統的SDP卡轉速采集精度能達到0.1RPM，并新增了智能轉速保護功能，對機組轉速保護和一次調頻能力都有一定的積極意義。另外當前新華的XDPS軟件已升級為XDPS 6.0 SP4版本，系統功能更加完善、控制功能和控制技術更加全面和可靠，也極大方便了系統設備的維護、調試、系統控制參數的整定和在線處理等。因此，對新華DEH-Ⅲ控制系統升級至V型系統勢在必行。

二、DEH系統升級

1、DEH系統硬件升級

DEH控制系統硬件升級從原基于XDPS-400的DEH-Ⅲ型系統硬件平臺出發，并結合XDPS-400+系統的優點和某廠DEH系統功能特點，本著最大化利用現有系統的資源和最高性價比的原則進行硬件升級。因此該項目對DEH系統BTC控制柜進行全面升級，對ATC控制柜DPU與卡件站冗余通信BC-NET卡升級，其余設備保持不變。

（1）DPU控制單元升級

由于新華DEH-V型的DPU控制單元內部構件可拆裝，分別對DPU內部的主板、雙機切換、DPU以太網集線器和DPU A、B網網卡進行升級。DPU的總線接口采用ISA總線，升級時可將DEH-V型的DPU主板、雙機切換和DPU A、B網網卡插入即可。

以DEH系統BTC控制柜的DPU11為例，其它DPU升級過程一樣，原DPU以太網集線器和A、B網網卡等設備為10MB/t，此次統一升級為100MB/t的通信速率，對應于各卡件站的主/從BC-NET通信卡升級為100MB的通信速率；原主板CPU由原Pentium233升級為低功耗的C3 400MHz，其板載VGA/LCD/CFC/和3個以太網RJ45接口驅動，取消原主板集成的用來存貯系統文件和組態數據的Flash存儲器，改用方便插拔CF存儲卡，這樣便于系統軟件的維護和升級，同時主板可根據DPU負荷率選用容量合適的通用內存條。

（2）BTC控制柜卡件站升級

原DEH系統BTC控制設計時將三個I/O卡件箱配置成5個卡件站，分別為閥門控制VCC站、轉速站1、轉速站2、轉速站3和超速保護站，每個站都含一對主/從的BC-NET通信卡。對于VCC站共有10塊VCC卡，分別為4塊GV、4塊IV和2塊TV；3個轉速站用來采集BTC過程控制中的重要信號如轉速、功率、主蒸汽壓力、再熱壓力、掛閘、并網等的三取二邏輯軟運算，各分別含1塊MCP卡（轉速采集卡）、1塊LC卡，以及1塊DI卡、1塊DO卡；超速保護站由3塊MCP卡和1塊MCP-OPC卡組成機組超速硬回路保護。

從中可以看出來卡件站數目偏多，對于汽輪機的閥門控制VCC卡集中于一個卡件站，風險過于集中，當出現卡件站通信中斷時可能導致所有閥門狀態無法監控；轉速采集，汽輪機超速保護軟回路和硬回路分開設計，轉速站1、2、3采集汽輪機轉速信號，在DPU控制器中實現汽輪機轉速控制與超速軟保護回路。汽輪機超速保護硬回路在超速保護站獨立實現，通過另外3塊MCP卡采集汽輪機轉速信號送入MCP-OPC卡進行三取二判斷，再輸出到相應的繼電器板實現汽輪機超速保護。轉速保護的MCP卡集中在一個卡件站中，當出現卡件站故障時，容易導致超速保護誤發，而且超速保護輸出過程頻繁，需要通過中間環節，而且硬超速保護MCP-OPC卡工作狀態在XDPS軟件中無法直接監視，需要通過超速保護站的BC-NET通信卡送DPU中處理后才能監視，不利于機組超速保護和超速狀態監視。

升級時將5個卡件站配置成3個卡件站。將BTC控制柜原VCC站10塊VCC卡更換為10塊VPC卡，并將主機閥門按照GV、IV和TV類型分配到3個卡件站中；取消原來的轉速站和超速保護站，將原來的MCP卡和MCP-OPC卡更換為以3塊SDP卡組成的轉速采集與超速保護方式，超速保護軟邏輯與超速保護硬回路很好地結合在一起。參與三取二邏輯判斷的LC卡和SDP卡也根據分散原則分別分布在三個卡件站中。相對原5個卡件站設計方式，當前方式簡介、明了，同時也兼顧了風險分散原則，提高了系統的安全性和可靠性，尤其是在汽輪機超速保護硬回路實現方式上，直接用SDP卡的SDP-TB端子板實現了汽輪機超速保護硬回路。

2、DEH系統軟件升級

在硬件升級完畢后，檢查系統正常就可以進行DEH系統的軟件升級了。軟件升級分為DEH系統工程師站與操作員計算機升級、DPU軟件升級和DPU內部邏輯修改三部分。

運行人員對DEH控制系統的監控與操作在DCS系統的操作員站上進行，因此DEH系統的工程師站與操作員計算機不但負責與DCS的通信，同時也兼有DEH系統的操作員與工程師站的功能。具體升級項目有：工控機的操作系統由Windows NT升級為Windows XP SP2，XDPS軟件由XDP 2.05升級為XDP 6.0 SP4，XDPS系統參數配置，DEH系統A、B、C網與DCS通信的通信網絡配置。

DEH系統工程師站與操作員計算機正常后，啟動XDPS系統軟件，以超級用戶登錄進行DPU軟件升級。由于DPU主板上的CF卡已帶有操作系統WinCE XDPS 6.0 SP4，上電后DPU網絡節點號默認為99，因此對于DPU的升級需要逐個上電，逐個進行升級，避免網絡節點號沖突。DPU上電后XDPS的自檢程序會顯示DPU99已啟動，連接DPU99，修改DPU的配置文件，將節點號99改為DPU的目標節點號，以11為例，重啟DPU后在自檢程序中會顯示DPU11連接在A、B網上，依次完成其它的DPU升級。

DPU內部邏輯修改步驟主要有：

（1）以工程師站權限在XDPS中導入原備份的DEH邏輯及數據。

（2）按照分配圖進行各卡件地址的重新分配和卡件內部信號的通道地址重新分配，在未修改前，原信號點狀態為未連接狀態，顯示為紅色。

（3）在點目錄和歷史數據目錄中定義和增加VPC和SDP卡件監視IO點。

（4）修改VPC卡和SDP卡內部模擬量點的精度，增加VPC卡和SDP卡監視和控制邏輯。

（5）增加閥門VPC調試程序和組態文件。

（6）增加監控畫面中各端子排顯示和鏈接監控數據。

（7）進行DEH系統功能邏輯仿真和測試。

三、結語

系統升級設計的主要目的是構建一個通用的嵌入式系統開發平臺，因此在硬件選擇和軟件開發上都比較注重通用性，在系統升級過程中的實時優化處理改善了系統的性能。目前升級后的系統運行穩定、安全可靠，很好地解決了以前運行中系統存在的諸多問題。