柴油發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)升級(jí)改造方案
一系統(tǒng)概述
某柴油機(jī)發(fā)電廠于15年前配套了9套柴油發(fā)電機(jī)組，采用西門(mén)子公司S5系列PLC實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)組的核心控制和危急保護(hù)。經(jīng)過(guò)十多年的運(yùn)行,發(fā)生故障的危險(xiǎn)大大增加,經(jīng)常發(fā)生誤動(dòng)作,造成突然停機(jī),對(duì)生產(chǎn)造成極大的影響.西門(mén)子公司已推出新一代的控制系統(tǒng),老系統(tǒng)的備件價(jià)格逐漸加高,供貨周期較長(zhǎng),而且部分設(shè)備已很難訂到備件，無(wú)法滿足電廠系統(tǒng)維護(hù)的要求,為節(jié)省長(zhǎng)期投資,計(jì)劃采用西門(mén)子新一代的控制系統(tǒng)逐步代替原有系統(tǒng)。
原有SIEMENS-S5系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：
系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：
1. 由S5-115U構(gòu)成的柴油機(jī)控制系統(tǒng)
2. 由ET100U構(gòu)成輔機(jī)系統(tǒng)
3. 由S5-95U構(gòu)成安全系統(tǒng)
4. 由S5-95U構(gòu)成的發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)
5. MP14顯示系統(tǒng)
6. 以及由S5-95U構(gòu)成的其他控制系統(tǒng).
7. 上位監(jiān)控與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)由COROS計(jì)算機(jī)構(gòu)成
整套系統(tǒng)由SIEMENS的SINEC L2-DP總線相連，數(shù)據(jù)信息經(jīng)協(xié)議轉(zhuǎn)換后由COROS完成上位機(jī)的監(jiān)控功能。
二 系統(tǒng)要求
1． 采用成熟可靠的控制產(chǎn)品替代舊產(chǎn)品，保證控制產(chǎn)品升級(jí)和替換容易；
2． 系統(tǒng)升級(jí)要實(shí)現(xiàn)原系統(tǒng)的所有監(jiān)控功能；
3． 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要，增加相應(yīng)的監(jiān)控；
4． 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施時(shí)間短，不影響系統(tǒng)的正常開(kāi)機(jī)發(fā)電；
5． 升級(jí)后的系統(tǒng)必須穩(wěn)定可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單。
三 系統(tǒng)配置與功能實(shí)現(xiàn)
為了保證系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性和系統(tǒng)改造的經(jīng)濟(jì)性，我們采用SIMATIC S7-300控制系統(tǒng)替換原來(lái)的S5控制系統(tǒng)，采用成熟的人機(jī)界面軟件WINCC替代原系統(tǒng)的COROS操作站，僅對(duì)有關(guān)的接口進(jìn)行必要的修改。
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示：
1．柴油機(jī)控制系統(tǒng)由帶有Profibus DP通訊總線接口的新S7-CPU 315-2DP控制器替換現(xiàn)有的S5-115U控制器；
2．由帶有Profibus DP通訊總線接口的新遠(yuǎn)程I/O站ET200M替換輔機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)有的ET100U；
3．安全系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的S5-95U控制器都替換成新的CPU313-2DP控制器；
4．S7-300PLC以及ET200之間通過(guò)Profibus-DP總線進(jìn)行通訊，保持和現(xiàn)有系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一致性；
5．安裝WinCC操作站替代原有的COROS站，未改造的S5控制系統(tǒng)采用SIMATIC S5 PROGRAMMER PORT AS511通訊協(xié)議與WinCC之間通過(guò)RS232串口通訊，改造的S7系統(tǒng)采用PROFIBUS通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了在一臺(tái)WINCC操作站上監(jiān)控所有柴油機(jī)組；
6．WINCC操作站同時(shí)作為WINCC 服務(wù)器，通過(guò)電廠內(nèi)部局域網(wǎng)連接了若干臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控站，實(shí)現(xiàn)辦公室的遠(yuǎn)程生產(chǎn)監(jiān)控；
7．監(jiān)控功能：操作員站作為監(jiān)視、控制、維護(hù)和事故處理的HMI（人機(jī)界面），可以調(diào)出系統(tǒng)任何一個(gè)信息畫(huà)面進(jìn)行集中監(jiān)視和控制。操作員、維護(hù)人員和系統(tǒng)工程師在操作站上根據(jù)口令等級(jí)進(jìn)行常規(guī)控制、復(fù)雜控制、系統(tǒng)維護(hù)、控制環(huán)節(jié)的建立和擴(kuò)充。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控，我們通過(guò)組態(tài)主要提供以下操作畫(huà)面：
A． 操作菜單畫(huà)面
B． 系統(tǒng)總貌畫(huà)面
C． 用戶流程圖畫(huà)面
D． 趨勢(shì)顯示畫(huà)面
E． 測(cè)點(diǎn)總覽畫(huà)面
F． 報(bào)警查詢畫(huà)面
G． 打印功能
8． 主要監(jiān)控界面
四 使用效果分析
通過(guò)本次改造實(shí)現(xiàn)了原有的全部控制功能，而且在原有操作監(jiān)視功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了諸如歷史趨勢(shì)、報(bào)警查詢等用戶定制的實(shí)用功能，為廠方進(jìn)行生產(chǎn)管理和事故分析提供了強(qiáng)有力的工具。同時(shí)由于S7相對(duì)于S5更強(qiáng)大的功能，使得無(wú)論是系統(tǒng)響應(yīng)速度還是維護(hù)調(diào)試都較之以前都有很大的改觀。系統(tǒng)改造完成到現(xiàn)在已經(jīng)安全穩(wěn)定運(yùn)行2年，得到了廠方運(yùn)行人員和管理人員的普遍好評(píng)。
五 結(jié)束語(yǔ)
西門(mén)子的S5系統(tǒng)作為S7系統(tǒng)的上一代產(chǎn)品，曾經(jīng)是非常優(yōu)秀的控制系統(tǒng)。但是隨著S7系統(tǒng)的推出，老的S5系統(tǒng)諸如配件短缺、相關(guān)技術(shù)支持資源缺乏等問(wèn)題日益突出，導(dǎo)致系統(tǒng)的維護(hù)難度日益增大。將S5系統(tǒng)升級(jí)為S7系統(tǒng)不失為一個(gè)理想的解決辦法，不僅可以保證系統(tǒng)功能的完全保留，而且備品備件、調(diào)試維護(hù)等問(wèn)題都得以解決。
某柴油機(jī)發(fā)電廠于15年前配套了9套柴油發(fā)電機(jī)組，采用西門(mén)子公司S5系列PLC實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)組的核心控制和危急保護(hù)。經(jīng)過(guò)十多年的運(yùn)行,發(fā)生故障的危險(xiǎn)大大增加,經(jīng)常發(fā)生誤動(dòng)作,造成突然停機(jī),對(duì)生產(chǎn)造成極大的影響.西門(mén)子公司已推出新一代的控制系統(tǒng),老系統(tǒng)的備件價(jià)格逐漸加高,供貨周期較長(zhǎng),而且部分設(shè)備已很難訂到備件，無(wú)法滿足電廠系統(tǒng)維護(hù)的要求,為節(jié)省長(zhǎng)期投資,計(jì)劃采用西門(mén)子新一代的控制系統(tǒng)逐步代替原有系統(tǒng)。
原有SIEMENS-S5系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：
系統(tǒng)由以下幾個(gè)部分組成：
1. 由S5-115U構(gòu)成的柴油機(jī)控制系統(tǒng)
2. 由ET100U構(gòu)成輔機(jī)系統(tǒng)
3. 由S5-95U構(gòu)成安全系統(tǒng)
4. 由S5-95U構(gòu)成的發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)
5. MP14顯示系統(tǒng)
6. 以及由S5-95U構(gòu)成的其他控制系統(tǒng).
7. 上位監(jiān)控與數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)由COROS計(jì)算機(jī)構(gòu)成
整套系統(tǒng)由SIEMENS的SINEC L2-DP總線相連，數(shù)據(jù)信息經(jīng)協(xié)議轉(zhuǎn)換后由COROS完成上位機(jī)的監(jiān)控功能。
二 系統(tǒng)要求
1． 采用成熟可靠的控制產(chǎn)品替代舊產(chǎn)品，保證控制產(chǎn)品升級(jí)和替換容易；
2． 系統(tǒng)升級(jí)要實(shí)現(xiàn)原系統(tǒng)的所有監(jiān)控功能；
3． 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要，增加相應(yīng)的監(jiān)控；
4． 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施時(shí)間短，不影響系統(tǒng)的正常開(kāi)機(jī)發(fā)電；
5． 升級(jí)后的系統(tǒng)必須穩(wěn)定可靠，維護(hù)簡(jiǎn)單。
三 系統(tǒng)配置與功能實(shí)現(xiàn)
為了保證系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性和系統(tǒng)改造的經(jīng)濟(jì)性，我們采用SIMATIC S7-300控制系統(tǒng)替換原來(lái)的S5控制系統(tǒng)，采用成熟的人機(jī)界面軟件WINCC替代原系統(tǒng)的COROS操作站，僅對(duì)有關(guān)的接口進(jìn)行必要的修改。
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如下圖所示：
1．柴油機(jī)控制系統(tǒng)由帶有Profibus DP通訊總線接口的新S7-CPU 315-2DP控制器替換現(xiàn)有的S5-115U控制器；
2．由帶有Profibus DP通訊總線接口的新遠(yuǎn)程I/O站ET200M替換輔機(jī)系統(tǒng)現(xiàn)有的ET100U；
3．安全系統(tǒng)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的S5-95U控制器都替換成新的CPU313-2DP控制器；
4．S7-300PLC以及ET200之間通過(guò)Profibus-DP總線進(jìn)行通訊，保持和現(xiàn)有系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一致性；
5．安裝WinCC操作站替代原有的COROS站，未改造的S5控制系統(tǒng)采用SIMATIC S5 PROGRAMMER PORT AS511通訊協(xié)議與WinCC之間通過(guò)RS232串口通訊，改造的S7系統(tǒng)采用PROFIBUS通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了在一臺(tái)WINCC操作站上監(jiān)控所有柴油機(jī)組；
6．WINCC操作站同時(shí)作為WINCC 服務(wù)器，通過(guò)電廠內(nèi)部局域網(wǎng)連接了若干臺(tái)遠(yuǎn)程監(jiān)控站，實(shí)現(xiàn)辦公室的遠(yuǎn)程生產(chǎn)監(jiān)控；
7．監(jiān)控功能：操作員站作為監(jiān)視、控制、維護(hù)和事故處理的HMI（人機(jī)界面），可以調(diào)出系統(tǒng)任何一個(gè)信息畫(huà)面進(jìn)行集中監(jiān)視和控制。操作員、維護(hù)人員和系統(tǒng)工程師在操作站上根據(jù)口令等級(jí)進(jìn)行常規(guī)控制、復(fù)雜控制、系統(tǒng)維護(hù)、控制環(huán)節(jié)的建立和擴(kuò)充。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控，我們通過(guò)組態(tài)主要提供以下操作畫(huà)面：
A． 操作菜單畫(huà)面
B． 系統(tǒng)總貌畫(huà)面
C． 用戶流程圖畫(huà)面
D． 趨勢(shì)顯示畫(huà)面
E． 測(cè)點(diǎn)總覽畫(huà)面
F． 報(bào)警查詢畫(huà)面
G． 打印功能
8． 主要監(jiān)控界面
四 使用效果分析
通過(guò)本次改造實(shí)現(xiàn)了原有的全部控制功能，而且在原有操作監(jiān)視功能的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了諸如歷史趨勢(shì)、報(bào)警查詢等用戶定制的實(shí)用功能，為廠方進(jìn)行生產(chǎn)管理和事故分析提供了強(qiáng)有力的工具。同時(shí)由于S7相對(duì)于S5更強(qiáng)大的功能，使得無(wú)論是系統(tǒng)響應(yīng)速度還是維護(hù)調(diào)試都較之以前都有很大的改觀。系統(tǒng)改造完成到現(xiàn)在已經(jīng)安全穩(wěn)定運(yùn)行2年，得到了廠方運(yùn)行人員和管理人員的普遍好評(píng)。
五 結(jié)束語(yǔ)
西門(mén)子的S5系統(tǒng)作為S7系統(tǒng)的上一代產(chǎn)品，曾經(jīng)是非常優(yōu)秀的控制系統(tǒng)。但是隨著S7系統(tǒng)的推出，老的S5系統(tǒng)諸如配件短缺、相關(guān)技術(shù)支持資源缺乏等問(wèn)題日益突出，導(dǎo)致系統(tǒng)的維護(hù)難度日益增大。將S5系統(tǒng)升級(jí)為S7系統(tǒng)不失為一個(gè)理想的解決辦法，不僅可以保證系統(tǒng)功能的完全保留，而且備品備件、調(diào)試維護(hù)等問(wèn)題都得以解決。
本文標(biāo)簽：柴油發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)升級(jí)改造方案
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