柴油发电机组控制系统升级改造

某柴油机发电厂于15年前配套了9套柴油发电机组，采用西门子公司S5系列PLC实现柴油机组的核心控制和危急保护。经过十多年的运行,发生故障的危险大大增加,经常发生误动作,造成突然停机,对生产造成极大的影响.西门子公司已推出新一代的控制系统,老系统的备件价格逐渐加高,供货周期较长,而且部分设备已很难订到备件，无法满足电厂系统维护的要求,为节省长期投资,计划采用西门子新一代的控制系统逐步代替原有系统。
原有SIEMENS-S5系统结构如下图所示：

系统由以下几个部分组成：
1. 由S5-115U构成的柴油机控制系统
2. 由ET100U构成辅机系统
3. 由S5-95U构成安全系统
4. 由S5-95U构成的发电机控制系统
5. MP14显示系统
6. 以及由S5-95U构成的其他控制系统.
7. 上位监控与数据管理系统由COROS计算机构成

整套系统由SIEMENS的SINEC L2-DP总线相连，数据信息经协议转换后由COROS完成上位机的监控功能。

二 系统要求

1． 采用成熟可靠的控制产品替代旧产品，保证控制产品升级和替换容易；
2． 系统升级要实现原系统的所有监控功能；
3． 根据现场实际需要，增加相应的监控；
4． 现场实施时间短，不影响系统的正常开机发电；
5． 升级后的系统必须稳定可靠，维护简单。

三 系统配置与功能实现

为了保证系统运行的高可靠性和系统改造的经济性，我们采用SIMATIC S7-300控制系统替换原来的S5控制系统，采用成熟的人机界面软件WINCC替代原系统的COROS操作站，仅对有关的接口进行必要的修改。
系统网络结构如下图所示：

1．柴油机控制系统由带有Profibus DP通讯总线接口的新S7-CPU 315-2DP控制器替换现有的S5-115U控制器；
2．由带有Profibus DP通讯总线接口的新远程I/O站ET200M替换辅机系统现有的ET100U；
3．安全系统和发电机系统的S5-95U控制器都替换成新的CPU313-2DP控制器；
4．S7-300PLC以及ET200之间通过Profibus-DP总线进行通讯，保持和现有系统网络结构的一致性；
5．安装WinCC操作站替代原有的COROS站，未改造的S5控制系统采用SIMATIC S5 PROGRAMMER PORT AS511通讯协议与WinCC之间通过RS232串口通讯，改造的S7系统采用PROFIBUS通讯协议，实现了在一台WINCC操作站上监控所有柴油机组；
6．WINCC操作站同时作为WINCC 服务器，通过电厂内部局域网连接了若干台远程监控站，实现办公室的远程生产监控；
7．监控功能：操作员站作为监视、控制、维护和事故处理的HMI（人机界面），可以调出系统任何一个信息画面进行集中监视和控制。操作员、维护人员和系统工程师在操作站上根据口令等级进行常规控制、复杂控制、系统维护、控制环节的建立和扩充。为了实现对生产过程的监控，我们通过组态
主要提供以下操作画面：
A． 操作菜单画面
B． 系统总貌画面
C． 用户流程图画面
D． 趋势显示画面
E． 测点总览画面
F． 报警查询画面
G． 打印功能
8． 主要监控界面

四 使用效果分析

通过本次改造实现了原有的全部控制功能，而且在原有操作监视功能的基础上实现了诸如历史趋势、报警查询等用户定制的实用功能，为厂方进行生产管理和事故分析提供了强有力的工具。同时由于S7相对于S5更强大的功能，使得无论是系统响应速度还是维护调试都较之以前都有很大的改观。系统改造完成到现在已经安全稳定运行2年，得到了厂方运行人员和管理人员的普遍好评。

五 结束语

西门子的S5系统作为S7系统的上一代产品，曾经是非常优秀的控制系统。但是随着S7系统的推出，老的S5系统诸如配件短缺、相关技术支持资源缺乏等问题日益突出，导致系统的维护难度日益增大。将S5系统升级为S7系统不失为一个理想的解决办法，不仅可以保证系统功能的完全保留，而且备品备件、调试维护等问题都得以解决。