Symphony系统在荆门电厂的应用及问题分析

一、引言
    国电长源荆门热电厂2x600MW扩建工程三大主机是东方集团引进日立技术制造的。采用机、炉、电集控方式，DCS控制系统为ABB Bailey公司的Symphony系统。
    Symphony系统是ABB公司于20世纪90年代中期推出，融过程控制和企业管理为一体的新一代分布式过程控制系统。按照机组控制需求，各功能控制分散布置于现场控制单元HCU内，而操作、记录和管理等功能却高度集中，突出体现了分散控制的特点。该系统与贝利公司Infi-90open系统兼容，无论软、硬件及运行管理等方面都具有成熟的经验，而且进一步发扬了DCS控制器物理位置分散、控制功能分散、管理功能集中等优点，并且借助当今世界先进的微处理器技术、高速通讯技术、先进和现代控制技术，形成更加完善的、先进的、可靠的、开放式的新型控制系统。
二、Symphony系统软件组成及其功能
    Symphony系统有以下几种系统软件：功能码和功能块、组态软件包、通信接口软件、操作系统及其应用软件。 
    2.1功能码和功能块
    功能码（FUNCTIONCODE，简称FC）是已固化在多功能处理器MFP的ROM内的一种标准子程序，如PID、OR、AND、SMITH等适应过程控制的子程序。这些子程序标注的号码实际上为ROM中的地址，用于系统设计、组态时完成过程控制、数据采集的标准子程序。功能块（FUNCTIONBLOCK简称FB）是一种存在于多功能处理器MFP中、非易失的NVRAM的存储空间内的，用来描述控制策略的数据库。为了在MFP中建立起适应性强的控制策略，在NVRAM中准备了足够容量的功能块空间来存放用户组态。实际上功能块就是为组态准备的存储空间，并分别标有号码，称为块号（BLOCK）。有了上面的标准子程序和控制策略的数据库，组态设计者就能根据工艺过程要求所提供的逻辑关系生成组态逻辑。目前，在BRC中已固化了11大类200多种功能码。
    2.2操作系统及其组态软件包
    在人机接口PGP和Composer使用了Windows 2000操作系统。组态软件包是用于给系统设备如现场控制站HCU、人机接口HSI等组态的专用软件。其中给HCU的控制器组态的软件称为Automa-tionArchitect，给画面组态的软件（或编辑器）称为PGP。     
    2.3通信接口软件
    用来与其他第三方计算机或现场控制、数据采集设备进行通信的专用软件称为通信接口软件，如：DDE、OPC等，以实现Symphony系统通过ModBus协议与其它PLC系统。
三、运行中必须重视的几个问题
    3.1必须重视系统接地问题
    系统接地问题是保证信号稳定和系统安全的重要环节。HCU机柜接地系统，必须本着保护设备、保护系统、减少静电感应电压，减少模件的损坏，儿其是保障人身安全的原则进行，首先必须保证系统机柜外壳良好的接入地网，保证机柜内部的接地完好，然后保证模件柜与端子柜之间接地连通，并保证信号线屏蔽层单端接地。进入机柜的所有线缆，悬空时必须保证对地绝缘和无其它干扰，同时保证接入机柜的所有信号线、电源线的正极性绝缘良好。 
    Symphony系统接地通常包括两部分，一是交流地（安全地），它为故障和高频噪声提供一个低阻抗的排泄通道，并使设备外壳保持与地等电位，保护人员不受电气伤害；二是系统直流地，它为数字式过程控制系统建立一个零参考电位，同时能有效消除高频噪声。
    Symphony不要求DCS有独立的接地系统，只要与厂区的地网接到一起即可，但应保证Symphony的接地极是独立的，不要与其它电气设备接到一起。我厂Symphony系统HCU机柜接地与电缆屏蔽层接地在机柜内已经连接在一起，机柜与槽钢底座焊接在一起，槽钢底座经过接地扁铁与厂区的地网接到一起。有源模件柜的接地端与电源分配盘的接地端用符合要求的接地线连接在一起，电源分配盘的接地端与对其供电电源的零线连接在一起，并用符合要求的接地线连接到厂区的地网。     
    Symphony系统直流地采用星型接地方式，有源模件柜对应的无源端子柜底部的直流地线棒以星型接法接到相应的模件柜底部的直流地线棒上，所有有源模件柜底部的直流地线棒又以星型接法接到专门的直流接地铜板，直流接地铜板再通过直流接地电缆接地DCS的接地系统，最终连接到厂区的地网。进入DCS机柜信号线的屏蔽层采取机柜侧单端接地，信号线的屏蔽层接到机柜内的屏蔽棒上，不｛接地的一端应做绝缘处理，端子单元则采取直接冗余方式接入端子单元的接地端，并通过预制电缆与子模件相连，从而保证了模件接地的可靠性。
    3.2必须重视系统人机接口站所装软件
    ABB公司要求所有操作员站和服务器安装英文版Windows 2000操作系统，补丁为sp4。操作员站只安装PGP软件，服务器安装PGP软件、英文版Office 2000软件以及与第三方设备进行通讯的相关软件，工程师站则只能安装Composer下位机组态软件。这样便于将系统精简至最小，避免软件冲突，增强系统稳定性。 
    3.3系统人机接口站网络连接和病毒防治
    国电长源荆门热电厂Symphony系统采用服务厂结构，操作员站和历史数据站是用2根双绞线通过2台以太网交换机连接到服务器的，而ABB公司要求工程师站是不能通过以太网连接到服务器的。鉴于操作系统为Windows 2000，为此禁用了操作员站和服务器的USB口，同时不准随意使用历史数据站及工程师站的USB口，避免系统感染病毒。 
四、问题分析和解决方案
    4.1历史站功能不完善
    历史站是Symphony系统重要的人机系统接口之一，它通过ICI方式实现对整个环路所有HCU信息的采集和存储，并作为操作员站的功能补充，完成历史事件记录、顺序事件记录（SOE）、测点的趋势组态和追忆以及运行日志报表的定期生成、事故追忆报表的自动生成等功能。由于我厂历史站和操作员站相互独立，各自使用不同的应用程序，因此历史站只作为纯粹的信息存储、记录生成和趋势追忆功能而存在，这就要求历史站的信息存储周期尽可能的长。目前，我厂的历史数据站，存在着如下问题：由于授权原因，历史数据站最大只能收集10000个标签，但实际系统有近15000个标签，1/3点将无法收集，影响运行分析。目前设置历史数据站每天00：00加对历史数据进行归档存盘，系统资源占用较大。如果在此时间30min内，历史数据站连接到PGP服务器的话，必然造成历史数据站和所连接的PGP服务器死机。
    针对这些问题，我们目前采用30000点的临时授权，正在和ABB公司联系，以获取新的授权。要求历史数据站不能随意连接到PGP服务器，即便需要，也不要让历史数据站在历史数据进行归档存盘的时段连接PGP服务器。 
    4.2系统网络冗余问题
    国电长源荆门热电厂Symphony系统采用服务器结构，操作员的指令和操作员站的数据显示都与服务器相关，操作员站用双绞线通过以太网交换机与服务器相连。但ABB公司将每台上位机的2块以太网卡绑定在一起，使用1个IP地址，2个以太网交换机通过1根集连线连接在一起，实际的冗余效果不佳。现场试验表明，只要连接2个以太网交换机的集连线故障，网络就会出现故障。实际上PGP服务器与Cnet之间的网络接口以及HCU系列结构内的控制总线网络C.W根本就没有实现冗余。由于Symphony系统网络结构存在上述不冗余的环节，暂时还没有相应的解决办法，必须加强日常的检查维护。 
    4.3系统速度慢和操作员站死机
    国电长源荆门热电厂Symphony系统上电调试以来系统速度慢，死机也有5次之多，甚至有一次在整套启动过程中因操作员站全部死机而被迫打闸停机停炉。ABB公司专业人员到厂后，认为主要是以下原因： 
    (l)网络配置不规范。调试期间，为了方便调试所调试，2台操作员站装有Composer下位机组态软件，Composer都通过ICI方式监视、检查、修改下位机组态，占用了很大的资源。 
    (2)IDAS通讯问题。原使用一个NOPORT6230设备与IDAS通讯机相连，几台服务器同时从NOP-ORT623O的一个端口读数据，导致网络拥挤。
    (3)系统设置不当。某台服务器在检测到ICI故障后，它本身以及它所连接的客户端会连接到正常的服务器，加重正常的服务器的负担。
    (4)软件冲突。所有人机接口上位机除了装有系统必须的软件外还装有其它与系统无关的软件，造成系统不稳定。
    为解决死机问题，采取了以下措施：规范网络配置，卸载与系统无关的软件，操作员站纯粹提供给操作人员使用，拆除工程师站与以太网交换机的连接网线，禁止Composer都通过ICI方式监视、检查、修改下位机组态；增加一个NOPORT6230设备与IDAS通讯机相连，服务器各自从NOPORT6230的端口读取数据；更改系统设置，当一台服务器在检测到ICI故障后，尽管它所连接的客户端会连接到正常的服务器，但它本身不会切换；对注册表进行了修改，系统进行了优化。