1 改造前系統(tǒng)情況
該2臺300MW機組化水一、二級除鹽水（以下簡稱除鹽水）程控系統(tǒng)以及凝結(jié)水精處理程控系統(tǒng)已運行多年，雖經(jīng)數(shù)次改造，仍存在諸多問題。
除鹽水程控系統(tǒng)采用的是OMRON C200H系列PLC，配置了雙CPU主機；凝結(jié)水精處理程控系統(tǒng)采用的是AB ControlLogix5000系列PLC，也配置了雙CPU冗余主機；配置了2臺互為備用的上位機工控機，上位機人機接口軟件是iFix3.0。
由于前期的改造不夠徹底，硬件配置和軟件組態(tài)不合理，除鹽水和精處理的2套PLC主機冗余功能均不能投用。2臺上位機通過串行口與除鹽水PLC主機建立一路通訊，通過Control net 1784卡與精處理 PLC主機建立另一路通訊,上位機通訊負擔過重、通訊信號不穩(wěn)定，經(jīng)常死機。
2 改造目標要求
全面更換除鹽水程控系統(tǒng)OMRON C200H系列 PLC，換成與精處理程控系統(tǒng)一樣的AB ControlLogix5000系列 PLC，將凝結(jié)水精處理程控系統(tǒng)主站CPU模塊拆除后，作為I/O站與除鹽水處理程控系統(tǒng)整合為一體，除鹽水和凝結(jié)水精處理程控系統(tǒng)PLC使用一套雙機熱備冗余CPU主機 [1]，各I/O站與PLC主機之間的通訊改用雙路冗余通訊以提高通訊可靠性，原來2套PLC程序重新編寫到一套程序之中。
配置2臺互為冗余的上位機，每臺上位機安裝2塊以太網(wǎng)卡，通過以太網(wǎng)線接入一對冗余的以太網(wǎng)交換機；2臺PLC主機也通過以太網(wǎng)專用通訊模塊分別接入這對冗余的交換機，在分別實現(xiàn)上下位機設備冗余的基礎上，進一步實現(xiàn)上下位機之間的通訊冗余。
3 風險分析及解決對策
電廠方面明確提出本次改造不能影響機組的運行，即在改造過程中必須保持化水系統(tǒng)連續(xù)運行。因此，相對于新建項目或者停機改造項目，這次改造的難度和風險都比較大。
改造過程中的風險主要包括：
a） 上位機或下位機死機、癱瘓或長時間不能運行；
b） 設備誤操誤動，如機組運行期間補水泵停運、補水調(diào)節(jié)閥關(guān)閉等；
c） 精處理凝結(jié)水、除鹽水供應不足，造成機組跳機；
d） 發(fā)出錯誤信號至DCS系統(tǒng)，造成機組跳機；
e） 人員傷害。
為了降低改造風險，項目組人員經(jīng)過多次討論，形成如下應對策略：
a） 在改造方案設計方面
最大限度地保持新舊系統(tǒng)的一致性，避免過多的和不必要的改動，將編程、安裝和調(diào)試過程中出現(xiàn)錯誤的可能降到最低。
保持外部信號接口不變。不更換PLC控制柜，不改變控制柜出線端子的接線，僅僅更換柜內(nèi)的PLC模塊以及模塊與柜內(nèi)端子之間的信號線，以及網(wǎng)絡通訊電纜。
保持內(nèi)部信號接口不變。新模塊與舊模塊在硬件安裝和軟件地址配置方面基本保持同樣的對應順序，并在出廠前完成新模塊接線臂的預接線，在每根線上套上編號套管。
保持上位機人機界面不變。對原人機界面軟件進行版本升級，代替原計劃更換其它品牌人機界面軟件的方案，同樣達到了提高軟件性能的目的。這一方面可以避免重新編程組態(tài)過程中可能出現(xiàn)的錯誤，減少了工作量、保證了工作效率；另一方面也避免了運行人員由于對新的人機界面不熟悉造成誤操作。
保持軟件地址不變。在編寫下位機PLC程序時，保持所有的I/O地址以及與上位機通訊的中間變量的名稱不變，僅僅根據(jù)運行工藝的要求對內(nèi)部邏輯進行重新編寫。在上位機中利用OPC通訊軟件，對上下位機的通訊信號進行轉(zhuǎn)換傳送，避免在每個畫面元素中修改組態(tài)地址造成難以避免的錯誤，提高了工作效率。
b） 在改造過程實施方面
始終保證運行監(jiān)視和控制的需要，使得改造對運行的影響降到最小。
在施工開始后，先將重要的現(xiàn)場設備狀態(tài)信號、特別是模擬量信號通過加裝的臨時表計顯示給運行人員。
除鹽水和精處理系統(tǒng)都是雙列設備，在程控設備的安裝調(diào)試過程中盡可能逐列完成。
與化水運行人員和主控室DCS運行人員保持溝通，加強協(xié)調(diào)配合，必要時在加強監(jiān)控的情況下解除信號聯(lián)鎖保護，避免在安裝調(diào)試過程中造成信號誤發(fā)引起設備誤動甚至引起機組跳機。
在安裝調(diào)試過程中將補水泵、補水調(diào)節(jié)閥設為手動控制，避免在機組運行期間造成補水調(diào)節(jié)閥關(guān)閉。
新舊系統(tǒng)逐步過渡，在拆除舊程控系統(tǒng)設備之前，先安裝新的程控系統(tǒng)設備。首先迅速將與新系統(tǒng)相互兼容的精處理系統(tǒng)的I/O站直接轉(zhuǎn)入新系統(tǒng)；再將除鹽水系統(tǒng)的新PLC機架和模塊臨時固定在主機柜和I/O柜的柜門上并充分考慮接線的便利（保證在將I/O模塊信號線接到柜內(nèi)端子后，拆除舊模塊就可以直接將新的機架和模塊安裝固定，不需要重接I/O模塊與柜內(nèi)端子間的信號線），然后分批逐一將信號移接到新程控系統(tǒng)中來，通過這種新舊系統(tǒng)同時運行、逐步推進的方式，實現(xiàn)改造過程中監(jiān)控手段的過渡銜接，保證了化水運行人員監(jiān)視和控制的需要，也保證了安裝調(diào)試工作的正確率。
與運行人員保持良好協(xié)作，根據(jù)實際需要，提前做好現(xiàn)場手動控制的準備。
c） 在人員安全方面
嚴格執(zhí)行工作票制度，帶好安全帽、穿好絕緣鞋，嚴格限制帶電施工，現(xiàn)場安裝調(diào)試過程中盡可能安排運行人員隨同，避免出現(xiàn)砸傷和觸電等人身傷害事故。
4 改造計劃及實施
下面對計劃實施過程的關(guān)鍵性步驟和內(nèi)容進行詳細介紹：
第一步：現(xiàn)場摸底、編制詳細的設計施工圖紙。
由于此前的化水程控系統(tǒng)經(jīng)歷過數(shù)次改造，圖紙資料與現(xiàn)場實際情況存在諸多不符，需要對逐臺設備、逐個信號進行徹底的現(xiàn)場摸底核查，為新系統(tǒng)的設計提供準確依據(jù)。
第二步：硬件組裝測試、軟件程序模擬。
在進入現(xiàn)場安裝調(diào)試前，將整個新程控系統(tǒng)在調(diào)試車間內(nèi)臨時搭建起來，進行通訊測試、通道檢查、程序模擬測試。通過這步工作，消除了畫面軟件升級形成的錯誤，檢驗了通訊軟件程序的性能，校對了軟件和硬件通道的一致性，修正了邏輯程序的一些錯誤。
第三步：現(xiàn)場分步施工、分步調(diào)試。
利用化水系統(tǒng)設備間的互相備用功能、部分設備間歇運行的特點，在保證工藝系統(tǒng)運行的前提下，分步推進現(xiàn)場施工調(diào)試工作。
（1）現(xiàn)場測試新系統(tǒng)的上位機程序。
在新系統(tǒng)的2臺上位機中分別安裝舊系統(tǒng)和新系統(tǒng)的程序，并列與PLC通訊，操作員繼續(xù)使用舊程序，同時觀察新程序畫面是否同步變化，這樣既檢驗工控機的性能、又檢驗了新的人機界面程序。
（2）現(xiàn)場測試新系統(tǒng)的PLC程序。
在現(xiàn)場將新系統(tǒng)的PLC模塊和機架臨時布置在對應的機柜上并接上電源，通過以太網(wǎng)與新系統(tǒng)上位機通訊，現(xiàn)場測試上下位機的程序以及信號通道，并進行程序邏輯測試。
隨后，與運行人員協(xié)調(diào)，采取將現(xiàn)場設備切換為就地手動操作方式等臨時措施，將新的PLC程序裝載到凝結(jié)水精處理程控系統(tǒng)的CPU中，然后再將受控設備逐臺切換到程控方式進行單體調(diào)試，最后進行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。由于新程序此前經(jīng)過了充分的模擬測試，該步工作進行得非常順利。
（3）模擬量信號臨時并接。
將除鹽水系統(tǒng)的模擬量信號（均為4-20mA信號）采用串接的方式接入新系統(tǒng)的模擬量模塊通道，新舊系統(tǒng)均可以監(jiān)視工藝系統(tǒng)中的重要模擬量信號（如流量、壓力、溫度等）。
（4）開關(guān)量信號移接。
將除鹽水系統(tǒng)開關(guān)量I/O信號接入新系統(tǒng)的PLC模塊并進行程控調(diào)試。先將除鹽水系統(tǒng)設備全部切換到現(xiàn)場就地手動控制模式，并利用除鹽水系統(tǒng)各列設備交替運行的間隙，分批將開關(guān)量I/O信號接入新系統(tǒng)的PLC模塊，由于新模塊的接線臂的信號線已經(jīng)事先接好并套好標記，現(xiàn)場只需要將相應的信號線“對號入座”，這部分工作進展非常順利，沒有出現(xiàn)誤接的情況。再逐個將現(xiàn)場設備切換到程控模式進行調(diào)試，由于軟件程序經(jīng)過了反復測試，相應的調(diào)試工作非常順利，開關(guān)量I/O信號轉(zhuǎn)接入新模塊、單體設備調(diào)試以及系統(tǒng)聯(lián)調(diào)只花了不到1周的時間。
（5）將凝結(jié)水精處理系統(tǒng)并入新程控系統(tǒng)。
拆除凝結(jié)水精處理系統(tǒng)主站CPU，將主從I/O站全部作為從站接入新的程控系統(tǒng)。現(xiàn)場調(diào)試過程中，精處理系統(tǒng)I/O站難以建立正常通訊，后來發(fā)現(xiàn)是硬件版本不兼容的原因，通過重新刷新精處理系統(tǒng)通訊模塊軟件、重新分配I/O站號等方法，解決了該問題。
（6）新系統(tǒng)的PLC模塊和機架最終安裝就位。
拆除除鹽水系統(tǒng)的PLC模塊和機架，將除鹽水系統(tǒng)的模擬量信號直接接入新系統(tǒng)的模擬量模塊通道，將臨時“掛”在柜邊的新系統(tǒng)PLC模塊和機架安裝就位。至此，整個改造最為核心的工作基本結(jié)束。
最后，將2臺上位機內(nèi)的程序全部更新為新程序，實現(xiàn)了上位機冗余運行，整個系統(tǒng)全面投入運行，改造工程基本結(jié)束。
在改造剛剛結(jié)束時，上位機曾經(jīng)發(fā)生過死機現(xiàn)象，但是經(jīng)過優(yōu)化系統(tǒng)程序、重裝軟件處理后，整個系統(tǒng)已經(jīng)連續(xù)無故障運行了2年時間。
5 結(jié)束語
本次改造的最大困難就在于確保技術(shù)改造目標能夠安全順利地實現(xiàn)。由于改造方案細致周密，準備工作非常充分，順利克服了改造過程中需要維持工藝系統(tǒng)正常運行、允許的施工調(diào)試時間短、現(xiàn)場施工空間狹窄、施工工序復雜、原來未投用程控的設備較多、新舊PLC模塊兼容性差等實際困難，改造過程進展非常順利，完全實現(xiàn)了預期的技術(shù)目標和安全目標。
參考文獻
[1] 趙小聰.電廠輔機及控制系統(tǒng)的安全技術(shù)策略[J].電力安全技術(shù).2004(2):10-11.
[2] iFix系統(tǒng)組態(tài)手冊.
[3] AB ControlLogix5000系統(tǒng)組態(tài)手冊.
[4] 歐姆龍C200H系統(tǒng)組態(tài)手冊
