DCS系统升级换代改造申请

XXX有限公司DCS系统升级换代改造申请报告2020年4月15日一、概述目前，伴随着国家环保监管的逐年加码，垃圾焚烧发电的工艺参数不断提升、现场仪表和装置不断更新换代，迫使垃圾焚烧发电厂的运行管理和连锁保护要求随之提高。随着科学技术的不断进步及生产工艺的逐渐改善，DCS系统作为垃圾焚烧发电厂生产运营的核心控制系统，其先进性、安全性、稳定性、扩容性等变得越发重要。当前，XX公司DCS系统由于软件开发较早、运行时间较久、部分硬件停产等原因，已逐渐成为公司生产运营发展的掣肘。因此，针对当前系统在现有基础上进行升级换代改造、进行最大限度的成本及工期的控制是为未来公司争取发展空间的必要途径。二、DCS系统升级改造的必要性DCS系统，即DistributedControlSystem，集散控制系统。于上世纪八十年代被人们逐渐熟悉，经过近四十年的发展，目前已成为垃圾焚烧发电行业乃至整个发电行业生产运行的主要控制手段。XX公司DCS系统为和利时公司生产的HolliAS-MACSV系统，由于分段建设，分为一期、二期两个域。随着计算机水平的不断提升，DCS系统软硬件也不断升级，基于系统自身属性不足及用户需求的增大，DCS系统升级换代改造势在必行。2.1性能劣化在DCS系统初期投入时，技术参数一般会略高于设计规格，充分满足用户的使用需求。但是在系统使用过程中，伴随性能参数劣化造成与用户需求的逐渐偏离，最终导致系统性能与用户需求不匹配，其主要体现在：（1）系统设备自身老化造成的系统性能劣化由于垃圾焚烧发电行业生产的特殊性，DCS系统常年不间断带电工作，受到内部电子元器件使用寿命限制、系统设备工作中自身发热和产生的磁场相互影响、频繁操作等带来的设备硬件损害，造成系统设备性能劣化现象在达到某一阶段后呈现爆发式全面上升的趋势。加之系统设备故障故障存在不可预测性和不易检测性，难以做到对DCS系统故障的有效预判或预防性处理措施，一旦出现故障往往直接影响机组的稳定性和安全性，甚至造成不可逆转的影响。（2）系统内部软件升级造成的系统性能劣化XX公司自2012年开始一期项目建设，2014年开始二期项目建设，DCS因此也分为2个域进行分段建设调试。由于系统软件本身升级需要和一二期软硬件配合需求以及后期部分补丁需要，系统容量空间不断被占用，通信和计算处理等裕度受到影响，DCS系统运行负荷不断提高，造成系统处理效率降低，严重时甚至造成通讯阻塞和中断。（3）系统调整造成的系统性能劣化XX公司自投运以来，DCS系统作为生产运行的基础控制系统，在在不断的升级换代改造（如与MIS系统通讯、新接入碱液喷射系统/活性炭失重称系统等）中进行各项适应性调整，适当改变控制内容及组态程序，以满足生产需要。有些工作需要改变系统硬件甚至改变系统的网络架构，由此对系统原有设计的裕度和系统负荷产生影响，假以时日可能会系统造成超负荷运行或运行工况异常。2.2需求升级随着近年来环保监管的不断升级及科学技术的不断发展，XX公司现场生产工艺及部分设备也随之升级换代。由于DCS系统为生产现场主要且核心控制系统，因此根据现场实际需要，我方工程师会增加DCS系统控制范围、增加与外部数据通讯、增加更多性能计算功能等需求，而由于现有的HolliAS-MACSV系统各项技术指标相对固化，在面临各式各样的需求响应方面捉襟见肘，其主要体现在：（1）组态下装时风险大当前系统增加模块、程序、测点等均需要下装服务器，下装分为全局下装和增量下装，在开车的条件下无法直接将变动后的系统下装至控制站，易造成对生产的扰动。（2）无法在线增删模块当前系统在进行任何涉及DCS的技改时，如备用点位不够，必将对现有硬件组态内模块进行增删，而一旦变动硬件设备必然需要现场机炉系统完全停车方可增删设备并下装。因此目前所有技改工作涉及DCS的均需等待停炉停机期间方可执行。（3）在线参数不同步当前系统下，为进行一些简单组态或参数的修改，将会在线修改部分参数，由此造成在线参数与离线文件数据不一致。而由于工程师组态软件与控制器功能未保持一致，更易造成操作失误引起的系统运行故障。（4）数据强制功能单一由于现场检修需求或工艺需求，需对现场部分工艺参数进行信号强制，以便检修或工艺调整时不至影响其他系统。但当前系统强制点在线直接强制后，不能在主控复位、主控切换、工程师站软件关闭等情况下长期保持；易引发事故。同时无法统计并查看强制表，仅依靠手写登记，容错性差。2.3售后危机由于当前控制系统开发时间较早，目前软硬件厂家均已部分停产相关设备及软件维护。而随着产品更迭及厂家人事变更，掌握HolliAS-MACSV的技术人员也越来越少。（1）当前系统基于Windowsxp平台运行，而当前主流平台为Win7以上。原项目工程师站、操作员站均为采用xp平台的计算机产品，由于XP系统已经停产多年，市面上愈发难以采购正版XP操作系统的计算机，且原供货厂家也已停产，拼装电脑没有拷机测试，如此备件情况对生产安全存在较大的隐患。（2）随着电子元器件的更替发展，当前在用的控制器模块SM202已经不是主流的产品，厂家也逐步减产该备件，未来将无法采购新备件，且价格会越来越高，并只提供维修服务。假以时日，势必影响系统的正常使用。（3）MACSVV5.2.4由于系统运行多年，现场已出现过模块离线、电脑死机、网络风暴、符号表丢失、数据不刷新等问题,需专用工具、专业人士分析维护；同时若系统开车期间增加硬件设备、调整参数符号及量程会导致初始化，一二期跨域进行网络变量组态及访问时结构复杂，对维护人员水平要求高，易因维护人员操作不当造成停车事故。而当前厂家技术人员掌握本系统的已屈指可数，后期突发故障处理将如履薄冰。三、DCS系统升级改造所面临的困难3.1工期要求高为确保全年公司运营指标达标，势必将DCS升级改造尽可能缩短工期。由于DCS系统分为一期、二期两个域，XX公司计划利用全年一期1#2#线及二期3#4#线停炉停机C修时期分别进行一期、二期DCS升级改造。由厂家先行准备好工程组态优化及升级后的软件，并利用C修的时间内进行硬件更换及软件组态乃至系统调试工作。3.2协调工作多DCS系统作为核心控制系统，其一举一动势必引发其他分系统或关键设备的变化。因此，在升级改造期间，需做好大量的跨专业、跨部门、跨公司合作，方可完成。3.3技术难度大DCS系统构成涉及硬件及软件，系统运行涉及动态与静态，系统架构涉及主网与分网。无论是硬件更换、软件组态、静态检查、动态跟踪等工作，均需核心技术人员一丝不苟完成，技术难度比一般改造略大。四、DCS系统升级改造的预期效果DCS经改造后，机组自动化水平及安全经济效益将得以提高，其主要表现在：4.1自动化水平提高（1）通过DCS升级换代改造，可使得对公司目前所有分系统及重要设备控制逻辑进行一次全面梳理，优化连锁自动保护逻辑，使得热工保护投入率及准确性进一步提升。（2）控制系统对各工况的自适应能力增强，参数调整更加稳定。（3）汽轮机TSI及ETS等其他系统与DCS通信协调更加顺畅，可满足各项符合调整需求。4.2机组运行稳定性提高（1）控制器软硬件更加安全可靠拟升级的MACSV6.5.3系统具有：⚫HEROS操作系统----内置防火墙功能。双网故障不影响控制⚫优化的控制软件---完善的冗余机制等改进保证控制的可靠性⚫专业的算法库-----符合行业使用需要的算法库，便于使用⚫100M通信网络----高速以太网保证了系统的高可靠性（2）网络结构更加灵活可靠单层控制网----结构简洁，操作方便，安全可靠网络结构⚫可靠的监控功能----操作员与控制器点对点通讯，保证可靠的数据采集和操作⚫便携的下装过程----增加测点，修改画面或方案页，下装操作站和控制站直接生效⚫安全的历史站------提供丰富的历史数据。可与控制站通信，提供数据采集的备份功能⚫网络安全方案------定制交换机，具备相关认证（3）结构更加合理取消服务器IO通讯的功能，使得操作站直接与控制站直接通讯，系统更加稳定，风险更加分散，减轻了网络数据负荷，提高了系统的稳定度。4.3系统操作效率提高在新系统的加持下，现有各项协调控制系统的开发潜能将进一步释放，生产运行人员在进行工艺调整及日常操作过程中，也更加得心应手。而针对类似ACC（燃烧自动控制系统）的自动控制系统，针对其内部控制块及逻辑门的响应将更加及时、准确、稳定，从而保证垃圾充分燃烧、风量、炉温、含氧量的调整愈发便捷高效。五、结语近年来，随着垃圾分类政策的实施，垃圾终端处理市场势必将不断改革。细分到垃圾焚烧发电领域，为适应愈发严苛的环保政策及技术要求，提高电厂安全经济运行水平和自动化水平是必然趋势。XX公司要有效提高机组安全经济运行水平和自动化水平，减少运行维护费用，就必将克服各种困难进行DCS技术升级改造，以求在未来的发展中立于不败之地。望集团公司认真研究并给予支持！技术设备部XXX有限公司