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Mark V 燃机控制系统升级改造详细说明

Mark V升级改造项目中，我们仍将沿用相同的控制和保护原理，提供给机组可靠的运行和跳闸保护。升级改造后的新系统仍然采用三冗余控制器, 和 。在Mark V系统中各个控制器之间的信息交换通过 模块完成，而新控制系统中三冗余控制器, 和 之间的信息交换通过冗余以太网完成，这样取消了单点故障点，增加了系统的可靠性。新系统的网络提供了高速点对点的通讯，可根据用户要求提供单，双重的冗余配置，冗余网络的配置也不再像Mark V控制系统那样需要增加模块。

升级改造后的系统将采用ToolboxST*作为组态和诊断工具，可完成系统所有设备的组态，从I/O设备，到控制器，再到新的升级后的HMI。原Mark V 系统的ARCNET网络通讯将被符合IEEE网络标准的以太网所替代。

1.1 Mark V整盘升级改造为Mark VIe

本方案是进行完全的系统升级改造的方案。

其改造范围是Mark V控制系统的机柜（如果空间有限，应用户要求也可保留原机柜外壳），所有系统设备，如控制器，通讯网络和人机接口，输入/输出（I/O）模块，IO网络等，均由GE最新一代控制系统Mark VIe控制系统所取代。采用全新的整盘机柜替换现有机柜，是全新的一个系统。

项目改造将包括硬件（Mark VIe控制器及IO模块，HMI人机接口，网络交换机等）和软件（Mark VIe控制器逻辑软件及HMI界面）。软件功能将基于现有的Mark V运行软件，将现有逻辑功能转为Mark VIe的相同逻辑功能。在此改造过程中，就地设备，现场电缆铺设不需要改变。但就地接线需要重新接到新的IO端子板上。

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1.2 共同优势

1.2.1 三冗余新控制器模块

原Mark V三冗余控制器, 和 及模块都将被新的三冗余控制器所替换，以实现：

? 获得基于最新硬件规范和CPU技术应用的控制器模块 ? 新的控制器上带有冗余的以太网网络接口 ? 新的控制器上带有USB口和COM口 ? 将原Archnet通讯改为新的以太网通讯 ? 供电电源系统由原来的125Vdc 改为28Vdc

1.2.2 高速冗余网络通讯

新的系统将采用冗余的网络配置以确保通讯系统的可靠性。

Mark VIe采用分层高速以太网，可选择配置工厂数据高速通道(PDH)、单元机组数据高速通道(UDH)和IO网络，最大程度地减少了通信故障及网络堵塞，并增强了网络性能及可靠性。

工厂数据高速通道联接了各操作员管理站，快速有效地实现了非实时文件和打印共享的数据传输。这一特点将非实时数据从UDH上分流出来，提高了网络的总体性能。

单元机组数据高速通道将系统的操作层和控制层连接起来，并能通过双环高速以太网架构来实现操作员和控制层面间出色的可靠性和可用性，从而不间断地获取实时过程信息、报警和事件。

冗余过程I/O网络为DCS和远程I/O站传输高速数据，最大传输距离为两公里。该网络使用100MB以太网采用了符合IEEE802.3标准的以太网设备，并且支持IEEE1588精密时间协议。传输介质为光纤或双绞线（仅适用于第一个方案）。 根据用户安装单环或双环的情况，网络冗余可以分为两个层次。在单环的正常运行中，冗余交换式集线器阻止了任何单个断点，因而不会对网络运行造成影响。如果是两个断点，网络将分为两个独立部分，并将以此种状态一直运作。如果系统是双环配置，即使在出现三个断点的情况下，网络仍能正常运行。

1.2.3 全新的操作员接口HMI

我们将在PEECC内配置一台新的就地操作员站用于9E燃气轮机的就地操作和维护。同时我们还可在用户指定的工程师室或中控室内配置一台远程操作员站。这

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些操作员站基于Windows XP 操作系统，都配置有最新的Cimplicity 图形软件，带21寸液晶显示屏用于显示，键盘和鼠标用于操作。

新的操作员站将取代原有的Proficy HMI/SCADA图形系统，提供操作显示的图形，屏幕向导，报警和事件管理和网络通讯信息传输功能。新的HMI还能够按照Modbus? 或GSM TCP-IP协议与现有DCS进行通讯。

新的显示界面更友好。

操作员界面通常是指人机界面（HMI），它装有基于Microsoft? Windows的操作系统，CIMPLICITY?图形显示系统和软件维护工具(ToolboxST)，具有客户/服务器功能的计算机。它可以用作：

? 一个单元或整个工厂的主操作员站 ? 维护站入口 ? 工程师站 ? 通讯网关机

在系统运行时，可以重启动或更换HMI，而对控制系统没有影响。它通过单元数据高速公路（UDH）与Mark IVe中的主处理器板通讯，通过厂级数据高速公路（PDH）与第三方控制和监视系统进行通讯。Mark VIe中的所有本地和远程数据，都可以用屏幕查看，提供高分辨率的警报和事件时间标签。

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图－HMI界面图例

对故障状态的系统（过程）报警，控制器以帧速率打上时间标签，然后传送到HMI报警管理系统。对系统事件，是以帧速率打上时间标签，而对接点输入的事件顺序（SOE）是由I/O组件以1ms的速度打上时间标签的。可以按照标识符、资源、设备、时间和优先级，对警报排序，操作员能为报警信息添加注释，或为支持图形链接特定的报警信息。

标准报警/事件日志存储30天的数据，可以按照时间顺序或按照发生频率进行排序。另外，它还有跳闸历史记录，存储最后30次跳闸的主要控制参数和报警/事件。这样系统能储存高达200个报警、200次事件、200个SOE信息和跳闸前后的模拟量数据。

数据以英制或公制工程单位显示，每秒更新一次，并且每秒重新绘制一幅典型显示图。可以发送操作员命令，来增加/减少设定值，或可以输入新的数字值，更新设定值。

HMI用户的安全，对限制访问特定维护功能，如编辑和调整功能，以及限制特定操作是非常重要的。它具有一个称作用户帐户的系统，来限制访问或使用特定的HMI功能。

1.2.4 组态及维护工具Toolboxst

原有的应用软件将通过自动工具转换为支持32位浮点数格式的新应用软件，确保了无缝和准确的转换。

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新的工程师工具采用ToolboxST软件。与原Mark V 工程工具相比较，新的工具的性能具有比较大的提高，包括拖拽编辑功能，数学运算功能块，宏功能，趋势追踪具有向前-向后-保持等功能，视窗功能，源码比较工具等新增功能。可在不重启控制器的情况下，下载控制逻辑，而控制器具有程序自比较自判断的功能。 Mark IVe是个完全可编程的控制系统。工厂软件自动化工具，选择已被验证的GE控制和保护算法并将它们与每个应用的I/O、顺序和显示器集成在一起，来负责维护应用软件。它提供了一般用途块、数学块、宏（用户块）和特定应用块等多种块程序库。

它使用多级别的密码保护，可以在系统运行时修改应用软件，并将软件下载到控制器，而不需要重新启动主处理器。在冗余控制系统中，每个控制器中的应用软件是一样的，所以维护人员面对的是同一个程序。控制系统自动将下载的修改后的软件发送到冗余控制器，诊断系统监视着控制器之间的任何差异，所有的应用软件都存储在控制器的非易失性存储器中。

应用软件按顺序运行，以功能块和梯形图格式显示动态数据。维护人员能够添加、删除或更改模拟环路、顺序、I/O赋值、和微调常数。为了简化编辑，可以在屏幕上把数据点从一个块选择、拖动、或放下到另外一个块，也可以将点从应用软件图形拖到趋势图中去。其它特点包括布尔（数字）量强制、模拟量强制和以应用软件运行速率或帧速率生成趋势。

应用软件文档是直接从原代码创建的，可以在现场编辑和打印，包括应用软件图、I/O赋值、微调常数的设置等等。该软件维护工具可以在HMI中使用，也可以作为独立的软件包在基于Windows的计算机上使用。

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图－ToolboxST编辑工具图例

图－ToolboxST编辑工具图例