西门子PCS7系统在控制器内存容量不足时的处理方法

　　一、项目简介

　　上虞杭协联电厂(见图1)位于浙江省上虞市精细化工园区内，是杭州协联热电厂于2003年在上虞市投资创建的。一期项目总的装机容量为27MW，3台130t/h循环硫化床锅炉，一台12MW的凝汽式汽轮机，一台15MW的背压式汽轮机，年发电能力2亿千瓦时，供汽能力150万吨。

　　图1 电场外景

　　本项目采用西门子PCS7控制系统，控制系统的设计上包括了三台130t/h循环硫化床锅炉，一台12MW的凝汽式汽轮机，一台15MW的背压式汽轮机，及减温减压，化学水处理等辅机系统。其中主机部分采用了五套冗余的414-H控制器，三炉两机各单独使用一套控制器，辅机部分使用了一套非冗余的414控制器。

　　本项目遇到了控制器内存不足的情况，实施了一些特殊的处理方法，现记录如下。

　　二、CPU内存的组成情况

　　CPU的内存组成情况如图2所示。

　　图2 CPU内存组成情况

　　CPU的内存由load memory和work memory两部分组成。Load memory是可以通过外扩存倒卡的方式扩展，而work memory是集成在CPU内部无法扩展的，所以我们需要节省work memor的使用。Work memory包括code memory和data memory。对于PCS7项目，code memory的d用量要远远高于data memory的使用量i所以要节省CPU的内存最终就是要节省work memory[}的code memory。

　　code memory的使用分配包括了四部分，如图3所示。

　　图3 code memory的使用分配

　　用户程序--block

　　I/O过程映像区--input/output image

　　诊断缓冲区--diagnose buffer

　　通讯任务数量--communicate job

　　所以我们就要通过节省以上四部分的使用来节省CPU的code memory。

　　本项目中的CPU内存不足出现在3个锅炉系统对应的3套414-H控制器，每个锅炉的信号数量为550点，其中Al信号为200点，控制回路为23个，414-H控制器的work memory为768K， code memory为384K，最初程序完成后，已超400K，无法下载程序，后进行了以下处理。

　　三、节省内存的方法

　　1.减少用户程序

　　由以上work memory的组成情况可以看出，用户程序的使用情况决定了work memory余量的大小，所以我们要尽量减少用户程序，方法如下：

　　方法1，避免使用开关量信号的信号驱动块，即CH-DI、CH-DO块。这两种块只有在我们调试程序时有一些作用，当我们内存不足时，完全可以不使用这两种驱动块，而直接使用地址来编程序。

　　方法2，用用户自定义的FB块来替换模拟量信号驱动块CH-AI、CH-AO。首先对于PCS7项目，相同大小的FC块的重复调用要比相同大小的FB块的重复调用所占用的CPU的code memory大得多，而CH-AI、CH-AO块是FC块，且尺寸较大，所以我们要用用户自定义的FB块来代替CH-AI、 CH-AO块;其次，CH-AI、CH-AO块不仅在循环扫描周期中(如OB35)被调用，而且还在OB100中被调用，这就使这两种块占用CPU的内存加倍，所以如果不需要在OB100中做特殊程序处理时，我们自己创建FB块只在循环扫描周期中(如OB35)被调用，来减少用户程序。

　　方法3，删除系统生成的I/O模板的驱动块。在采用以上两种方法，但CPU内存还不能满足要求时，可以采取这种方法。当我们编译产生模板驱动后，系统会自动生成许多驱动块，其中包括I/O模板的驱动块、CPU的驱动块、冗余的驱动块、IM153的驱动块等，而其中I/O模板的驱动块占用了较多的程序。当我们不使用信号驱动块时，则可以删除I/O模板的驱动块，但是我们将无法得到模板的运行报警信息。

　　2.减少诊断缓冲区

　　CPU的诊断缓冲区存储了系统的硬件诊断信息，利用诊断信息，工程师可以清楚地了解到CPU历史及现在的运行状况和故障信息。如我们不需要保存太久的CPU诊断信息，我们可以减少诊断缓冲区的容量来节省内存。PCS7 V6版本中CPU414-H的默认缓冲区大小为3000条诊断信息，我们可以最低减少到100条诊断信息。

　　3.减少I/O过程映像区

　　通过减少过程映像区的大小，同样可以节省CPU的code memory。对于PCS7系统组态硬件时，模拟信号默认的起始地址为IW512和QW512，这时我们就要调整相应的起始地址，将其尽量减小。例如，开关量信号组态的最高地址如果是140.7和Q20.7，我们可以将模拟信号的起始地址设为IW50和QW30，以此可减少过程映像区的大小。

　　4.减少CPU的通讯任务数量

　　CPU的通讯任务占用了CPU大量的内存，对CPU的code memory的影响很大，所以我们要尽量减少CPU的通讯任务数量，来节省大量的内存空间。

　　具有报警信息功能的FB块的数量决定了通讯任务数量，这些FB块包括CTRL-PID. MOTOR、 MEAS-MON. VAL-MOT. MOD1等，所以我们在CFC编程时要尽量减少这些块的数量。

　　方法1，不使用MEAS-MON块。我们常用MEAS-MON块来实现对采集的过程模拟信号进行显示及报警，但是由于它占用了CPU的通讯任务，我们将不能使用它。对于模拟信号的显示，我们可创建一个FB块来实现，对于模拟信号的高低限报警，我们可以使用ALARM-8P来实现，这样可以大大减少通讯任务数量。

　　方法2，删除系统生成的I/O模板的驱动块。I/O模板的驱动块同样占用了CPU的通讯任务，所以删除系统生成的I/O模板的驱动块，同样可以大大减少通讯任务数量，删除方法上己阐述。

　　四、内存不足时程序的优化

　　CPU的内存不足，将给我们带来的主要问题是程序无法部分下装，所以我们将针对这个问题进行程序的优化。

　　方法1，建立多个运行组，尽量减少每个运行组内所调用的程序块的数量。每个运行组内所调用的程序块的数量越多，则编译后系统生成的FC块的尺寸就越大，如果FC块的尺寸太大，则程序将无法部分下装。

　　方法2，CFC尽量按功能分，减少CFC程序之间的连接。一般情况下，我们编程时每个CFC都对应一个运行组，减少CFC程序之间的连接，则在修改程序后进行部分编译时，所更改的程序就会相对减少，部分下装的可行性就要大一些。

　　五、小结

　　通过以上方法基本解决了本项目中CPU内存不足的问题，为杭州协联热电厂节省了大量的资金投入。现三炉两机已全部投产，一切运行正常。