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某核电站消防泵房控制系统升级改造
来源:北京消防改造 时间:2017-07-06 14:51:57
1、原控制系统的简介
1.1泵房控制系统的配置
a、就地控制柜用于现场I/O数据的采集及逻辑处理;
b、就地操作终端用于就地泵房对设备的控制;
c、服务器实现与就地控制柜及各个操作终端的数据交换、存储;
d、操作终端用于就地泵房设备状态的显示、操作以及相关历史数据的查询;
e、工程师站用于历史数据的查询与分析以及相关配置的修改。
1.2现有控制系统存在的问题
(1)系统结构设计不合理,数据交换路径复杂环节较多,经常出现通讯故障,导致系统监控功能无法正常实现;
(2)设备的技术应用水平较低,处理器的处理能力不足,经常发生当操作过多导致控制器死机的现象;
(3)故障率较高,冗余控制功能经常失效;
(4)控制逻辑不透明,中方无法进行深层次的修改维护;
(5)部分备件型号已经停产,需要特别定制,维护成本高。
2、新控制系统的技术特性
2.1系统结构
针对原控制系统存在的问题,并结合现场运行维护情况,提出新的方案要求如下:
1、采用可编程逻辑控制器PLC进行就地控制系统的组态;
2、采用硬结点的方式从消防系统采集火警启泵信号,减少与俄供系统的接口,提高系统的可维护性;
3、使用IFIX进行上位机组态,解决原系统存在的操作繁琐及容易出现误操作等问题;
4、实现控制功能、通讯功能的冗余,提高系统的可靠性。
2.2供电方案
为了解决原系统供电不冗余现象,新控制系统的供电方案如下:
1.采用双电源切换装置,实现两路供电母线电源的无扰切换。
2.采用两路24V电源输出,在电源出口用二极管进行隔离,保证两路电源的冗余备份功能。
采用此种供电方式,在实现控制柜供电冗余的同时,可以解决原泵房控制系统存在的就地测点电源不冗余的设计缺陷,彻底避免了因上游母线单路失电即造成泵房跳泵的现象。
2.3硬件方案
采用MODICON的Quantum系列PLC进行就地控制系统的改造,可实现就地控制机柜的冗余配置及系统的热备功能,主备用系统间可无扰切换。
双机热备技术具有相当的可靠性,其主要特点表现如下:
控制系统为冗余的双CPU设计,运行时一主一备,并通过高速光缆连接;
控制系统为冗余的双通讯通道,通讯网络采用Modbus TCP/IP协议,控制系统内部采用RIO网络结构;
每个扫描周期均传送数据及状态信息,确保双CPU工作状态的完全一致。
2.4网络方案
方案中涉及到通讯方式包括:
1、采用硬结点的方式从CYE12采集火警启泵信号;
2、使用以太网网实现就地服务器与各个操作终端的通讯。
采用光纤环网实现现场和CYE操作终端的通讯。传统的直连光纤虽然满足了快速的要求,可靠性也较高,但为了达到更高的可靠性,要求在网络设计至少能够容纳1个以上的断点,因此本项目采用光纤环网的方式进行网络设计。
其中,网络中的交换机选用的是环系列光纤交换机。由4个交换机互相之间通过光纤连接构成了一个光纤环网。环的两边相对独立,正常工作时环的两边同时传送数据,形成一种冗余的数据交换机制。为了协调这种冗余数据交换机制,当主通信线路发生故障时,会自动启用备用通信线路,使通信不受影响,并发出报警信号。这种通信机制可以使每个光纤环网容纳一个物理断点而通信不受影响。
2.5上位机方案
上位机采用IFIX监控软件的服务器版和客户端版。其数据库可采用微软公司的SQL Server,可通过其实现系统运行记录的详细查询:
两台现场服务器和五台操作终端都通过RJ45接口接到冗余光纤交换机上,在同一个网络内交换数据。
现场服务器和各个操作终端之间为冗余的Server/Client结构。现场服务器从冗余硬件控制器读取数据,然后5台操作终端通过读取现场服务器的数据来实现监控和操作。
2.6新的泵房改造方案的优点
1、硬件设备比较先进,采用了目前主流的QUANTUM系列的PLC进行设备的硬件组态。
2、采用IFIX进行上位机的画面组态,显示更加实时准确。
3、采用光纤环网进行通讯架构设计,实现通讯通道的冗余设置,可以保证在出现单点故障时不会影响整体功能的实现。
4、在就地设置相互冗余的两台服务器,保证了上层设备的运行可靠性。
5、实现与原消防系统采用硬结点的方式进行火警信号的传输,解决了原控制柜与消防系统间通讯曾出现的通讯故障导致未能正常启泵等问题。
6、提供了更加详细的历史记录存储,在设备发生故障时,提供更加详细的故障诊断信息。
7、在操作员操作画面上增加了一些运行记录的显示,可以帮助操作员快速地定位当前系统的故障点等。
8、整个控制系统由中方设计、调试,对于中方维护人员更加透明,便于系统的维护及优化升级工作。
9、运行维护成本将大为降低。