新华XDPSDCS与OvationDEH通信的实现.docVIP

新华XDPS?DCS与Ovation?DEH通信的实现 引言随着分散控制系统(DCS)的技术进步和网络技术的发展，目前大部分DCS均具有与第三方系统进行通信的功能，DCS开放性大大提高。1998年沙角发电A厂3号机组实施的DCS改造工程，是国内较早采用通信技术，成功将XDPS构成的汽轮机数字电液控制系统(DEH)纳入另一套不同DCS实现一体化监控功能的实例。随后，国内其他电厂也纷纷效仿，取得了很好的效果。2套完全不同的DCS相互通信，还要实现操作功能，在实施过程中也遇到过一些技术难题，如广东韶关发电厂8号机组DCS改造时，由XDPS构成的DEH与Emerson公司的Ovation DCS通信就存在一些问题，后通过通信改造得到了解决。广东梅县发电厂5、6号机组DCS采用XDPS,与由Ovation构成的DEH进行通信。XDPS用作DCS与DEH进行通信，这在国内还是首次，但由于通信的不稳定，机组到投产时还未能实现DCS对DEH的监控。本文针对这2台机组DCS与DEH通信不稳定的问题进行了原因分析与检查，找出了故障所在，并通过通信改造解决了存在的问题，实现了DCS与DEH的一体化监控。一、DCS与DEH原通信设计及存在问题的分析1.1 原通信设计DEH采用2块LC卡与DCS的2台通信站通信，通信协议为MODBUS RTU，接口为RS-485。DEH为主站，LC卡内部是一个DOS操作系统，LC卡启动时自动加载通信程序。DCS为从站，采用RS-232/RS-485转换器，实现通信站串口与LC卡连接。2台通信站号分别为61和81，相隔20，目的是为了实现2个站的相互冗余。根据XDPS特点，可把这2台通信站看成是一对相互冗余的控制站。1.2 通信存在的问题这种串口通信方式不稳定，表现为正常通信一段时间后会出现故障，必须对通信程序进行复位，才能恢复正常，但一段时间后又故障，如此反复。曾采用降低通信速率、更换通信电缆和接口转换器、减少通信量、优化数据打包方式甚至修改DCS通信程序使其定期自动复位、2个通信站定期自动切换等方法，但最终还是未能解决问题。1.3 问题分析通过拦截通信数据包进行分析，发现DCS通信程序没有对通信数据溢出进行检测，而是采用检测数据包长度来判断接收是否完成，当发现长度不够，并不立即将这个数据包丢弃，而是继续等待下个数据包，并错误地将下个数据包的前部分数据合并到上次的数据包中，重新组成一个长度正确但数据不正确的数据包，最后进行报文校验时才发现错误将其丢弃。但刚刚接收到的数据包由于被拆分后又变得不完整了，于是又对下一个数据包进行拆分，就这样通信程序陷入了死循环，无法自动恢复正常。发生数据溢出的原因是DCS通信站作为操作员站，实时数据量非常大，当有数据需要更新时，就会优先处理，若此时串口正在接收数据，则因系统太忙而来不及将数据读出，就会发生数据溢出。当禁用DCS通信站串口的缓冲功能，或运行较复杂的程序使CPU负荷率升高，通信也会中断，出现同样的故障现象。要解决通信问题，有4种方案可选:(1)完善DCS通信程序，使其接收数据时若发生溢出，立即将数据包丢弃，防止通信陷入死循环;(2)采用具有较大缓存的专用串口卡，防止发生数据溢出;(3)用MODBUS数据网关，将串口数据转换为TCP/IP数据后再与DCS通信;(4)采用以太网方式实现通信，这种方式通信速度最快，稳定性最好，能更好地实现对DEH监控的功能。综合考虑，决定采用以太网来实现通信。二、以太网通信的实现2.l DCS与DEH通信连接DCS与DEH采用以太网通信的连接如图1所示，DCS的61和81号通信站，其4号网卡通过RJ45通信电缆与DEH侧交换机连接，实现与DEH冗余控制器DropOl、Drop51的通信。通信规约采用MODBUS TCP/IP,DEH为主站,DCS为从站。DCS通信软件采用Hbgtw.exe，该软件最初是新华公司为实现XDPS与德国HB公司的Contronic DCS通信而开发，后成为XDPS与第三方系统进行通信的一部分。DEH利用Ovation系统集成的与第三方系统通信的虚拟IO实现通信。Ovation可直接与ABPLC、MODBUS PLC、GE Mark /Ⅵ、RTP I/0等第三方系统进行通信，在本工程中，将DCS虚拟为MODBUS PLC。2.2 冗余通信的实现采用以太网实现2个系统的通信，虽然通信连接是冗余的，DCS通信站也是冗余的，但实际应用中发现，通信并不具备冗余功能。在工程中采用在DEH的2个控制器各增加2路虚拟I0的方法，实现通信冗余功能。Ovation系统每个控制器有5个设备号，每个设备号最多可带5路虚拟设备，本工程在第2个设备号上增加2个虚拟I0设备PLC_l和PLC_2，并使其同时与D