袁岑頡

（浙江浙能嘉華發(fā)電有限公司，浙江嘉興314201）

西門(mén)子T3000系統(tǒng)的優(yōu)化改造

袁岑頡

（浙江浙能嘉華發(fā)電有限公司，浙江嘉興314201）

西門(mén)子T3000系統(tǒng)是一個(gè)全集成、結(jié)構(gòu)完整、功能完善、面向整個(gè)電站生產(chǎn)過(guò)程的控制系統(tǒng)，在火力發(fā)電廠DCS和DEH系統(tǒng)中占有重要份額。該系統(tǒng)應(yīng)用在DCS和DEH系統(tǒng)中均采用經(jīng)典硬件架構(gòu)以及較為固定的硬件產(chǎn)品，但是在火電企業(yè)實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和硬件產(chǎn)品均暴露出不同程度的問(wèn)題，其中服務(wù)器、GPS時(shí)鐘、電源系統(tǒng)方面問(wèn)題尤為突出。結(jié)合T3000系統(tǒng)長(zhǎng)期維護(hù)經(jīng)驗(yàn)以及用戶需求，總結(jié)了西門(mén)子T3000系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中的相關(guān)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和故障設(shè)備改造方法，為T(mén)3000用戶改造提出了建議，提高了T3000系統(tǒng)的可靠性。

T3000；系統(tǒng)優(yōu)化；可靠性

1 T3000系統(tǒng)存在問(wèn)題和改造思路

1.1 存在問(wèn)題

經(jīng)典的西門(mén)子T3000控制系統(tǒng)由應(yīng)用高速公路和自動(dòng)高速公路構(gòu)成，操作員站、工程師站與服務(wù)器通過(guò)應(yīng)用高速公路相連，AP（控制器）、GPS（全球定位系統(tǒng)）等與服務(wù)器通過(guò)自動(dòng)高速公路相連。T3000系統(tǒng)的經(jīng)典配置為：服務(wù)器采用富士通公司生產(chǎn)的Ever Run Server（馬拉松服務(wù)器），控制器采用西門(mén)子AS417和FM458高速處理器，輸入/輸出模塊采用西門(mén)子ET200M和ADDFEM（高速輸入/輸出模塊），GPS采用西門(mén)子GPS時(shí)鐘服務(wù)器，UPS（不間斷電源供電系統(tǒng)）采用APC公司生產(chǎn)的Smart-UPS 1500。

西門(mén)子T3000系統(tǒng)經(jīng)典配置會(huì)單獨(dú)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)服務(wù)柜，該系統(tǒng)的核心部件包括GPS、系統(tǒng)服務(wù)器、UPS、交換機(jī)SCALANCE，均會(huì)按圖1所示在柜內(nèi)進(jìn)行布置，UPS1和UPS2分別對(duì)馬拉松服務(wù)器供電，GPS將電氣B碼時(shí)鐘信號(hào)轉(zhuǎn)換成NTP（網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議）信號(hào)通過(guò)SCALANCE送至服務(wù)器。

在實(shí)際應(yīng)用中，馬拉松服務(wù)器、西門(mén)子GPS時(shí)鐘服務(wù)器均存在較高的故障率，電源配置也存在一定缺陷，所以需要對(duì)服務(wù)器和GPS進(jìn)行改造，并且對(duì)電源系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化。

1.2 改造與優(yōu)化思路

（1）T3000系統(tǒng)服務(wù)器改造。將故障率較高的馬拉松服務(wù)器改型為FT容錯(cuò)服務(wù)器。

（2）T3000系統(tǒng)GPS時(shí)鐘改造。取消故障率較高的GPS時(shí)鐘服務(wù)器，采用安全可靠的電氣NTP時(shí)鐘信號(hào)，直接通過(guò)SCALANCE送至服務(wù)器。

圖1 西門(mén)子T3000系統(tǒng)優(yōu)化前后對(duì)比

（3）T3000電源系統(tǒng)優(yōu)化，取消系統(tǒng)配置的Smart UPS，改由可靠的電氣UPSA/B段直接為服務(wù)器供電。

2 T3000系統(tǒng)服務(wù)器改造

2.1 T3000系統(tǒng)服務(wù)器選型

經(jīng)典T3000系統(tǒng)采用的馬拉松服務(wù)器，為虛擬機(jī)容錯(cuò)機(jī)制，當(dāng)任何一臺(tái)服務(wù)器發(fā)生故障，不影響虛擬機(jī)的正常運(yùn)行，2個(gè)物理服務(wù)器構(gòu)成了相對(duì)意義上的冗余。但是在實(shí)際應(yīng)用中，該服務(wù)器故障率較高，經(jīng)常出現(xiàn)服務(wù)器在線運(yùn)行時(shí)死機(jī)、2臺(tái)服務(wù)器同步異常等故障，服務(wù)器硬件問(wèn)題也較多，曾經(jīng)出現(xiàn)過(guò)服務(wù)器Cmos電池故障、服務(wù)器風(fēng)扇故障、服務(wù)器硬盤(pán)故障等問(wèn)題。

該型號(hào)服務(wù)器的改型勢(shì)在必行，經(jīng)過(guò)與南京西門(mén)子廠家的溝通和討論，選擇了美國(guó)Stratus公司生產(chǎn)的FT容錯(cuò)服務(wù)器和富士通生產(chǎn)的Ever Run馬拉松服務(wù)器進(jìn)行比較，在某發(fā)電廠8號(hào)機(jī)組T3000系統(tǒng)進(jìn)行改型試點(diǎn)，2014年改型至今未發(fā)生過(guò)任何服務(wù)器故障問(wèn)題。

2種服務(wù)器的性能對(duì)比如下：

（1）服務(wù)器特點(diǎn)：馬拉松服務(wù)器利用馬拉松Ever Run軟件把2個(gè)物理服務(wù)器同步鏡像創(chuàng)建成為單一虛擬應(yīng)用環(huán)境，在2個(gè)物理服務(wù)器上同步運(yùn)行，如果任一服務(wù)器發(fā)生故障，同步的應(yīng)用環(huán)境能夠使用存活的服務(wù)器資源繼續(xù)不間斷的運(yùn)行；FT容錯(cuò)服務(wù)器采用硬件全冗余技術(shù)，通過(guò)獨(dú)立芯片和軟件保證2套硬件故障時(shí)能零時(shí)間切換。服務(wù)器系統(tǒng)中出現(xiàn)數(shù)據(jù)或文件丟失及損壞時(shí)，自動(dòng)恢復(fù)到損壞前的正常狀態(tài)，確保服務(wù)器正常使用。

（2）可靠性：馬拉松服務(wù)器故障率約3次/年（以某發(fā)電廠統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例，包括死機(jī)、通信故障等非人為原因）；FT容錯(cuò)服務(wù)器故障率為0次/年（以某發(fā)電廠統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為例）。

（3）維護(hù)難度：馬拉松服務(wù)器有虛擬機(jī)概念，維護(hù)操作較為繁瑣；FT容錯(cuò)服務(wù)器操作界面和服務(wù)器管理軟件操作方便。

（4）業(yè)界評(píng)價(jià)：馬拉松服務(wù)器故障率較高，并且行業(yè)內(nèi)馬拉松服務(wù)器概念已經(jīng)成為過(guò)去時(shí)；FT容錯(cuò)服務(wù)器全球范圍內(nèi)廣泛使用，可靠性較高。

（5）價(jià)格：馬拉松服務(wù)器價(jià)格較低；FT容錯(cuò)服務(wù)器價(jià)格相對(duì)較高。

因此，Stratus公司生產(chǎn)的FT容錯(cuò)服務(wù)器在技術(shù)和可靠性上均領(lǐng)先于富士通公司生產(chǎn)的Ever Run馬拉松服務(wù)器，此次服務(wù)器改型成功并且具有很強(qiáng)的借鑒意義。

2.2 容錯(cuò)服務(wù)器的安裝

進(jìn)行馬拉松服務(wù)器改造，需在拆除馬拉松服務(wù)器之前做好對(duì)T3000的備份。

（1）登陸Coserver，在Start中選擇Control Panal的Add or Remove Programs功能，卸載Siemens SPPA-T3000軟件。

（2）在Coserver中使用Acronis Media Builder生成Acronis.iso文件，在Coserver中使用Automation License Manager生成License.dat文件（用于更換新的License）。

（3）將Save文件夾和SPPA-T3000-ArchiveDir文件夾拷入移動(dòng)硬盤(pán)（由于鏡像內(nèi)容較大建議使用移動(dòng)硬盤(pán)）。

完成以上工作后，可以將馬拉松服務(wù)器拆除，并安裝新的容錯(cuò)服務(wù)器，在安裝過(guò)程中要注意新服務(wù)器的導(dǎo)軌和之前的能否匹配并牢靠安裝。安裝完畢后需要對(duì)新服務(wù)器進(jìn)行T3000的安裝。

（1）將安裝所需文件拷入新的容錯(cuò)服務(wù)器。

（2）在新服務(wù)器的Start中選擇Control Panal的Add or Remove Programs功能，運(yùn)行T3000后綴為.exe的安裝程序。按照安裝步驟的提示對(duì)T3000的用戶名、密碼、歷史數(shù)據(jù)生成文件等進(jìn)行設(shè)置。

（3）完成容錯(cuò)服務(wù)器T3000程序的安裝。

2.3 容錯(cuò)服務(wù)器的維護(hù)

容錯(cuò)服務(wù)器的相關(guān)維護(hù)較為簡(jiǎn)單，日常維護(hù)基本能夠在FISERVER容錯(cuò)服務(wù)器管理軟件中進(jìn)行，其中最重要的服務(wù)器冗余切換試驗(yàn)可按照以下步驟進(jìn)行：

（1）進(jìn)入FISERVER容錯(cuò)服務(wù)器管理軟件，在I/O Enclosures-10（主服務(wù)器的I/O Enclosures）右鍵選擇Bring down，主服務(wù)器的硬件指示燈從黃閃到滅。I/O Enclosures-10的Op state由primary顯示為none。

（2）在CPU Enclosures-0（主服務(wù)器的CPU Enclosures）右鍵選擇Bring down，執(zhí)行完畢后CPU Enclosures的Op state由Primary顯示為none。

（3）經(jīng)過(guò)以上2步操作，主服務(wù)器自動(dòng)關(guān)閉，I/O Enclosures-11由Secondary自動(dòng)提升為Primary，CPU Enclosures-1同樣由Secondary自動(dòng)提升為Primary。主服務(wù)器關(guān)閉后從服務(wù)器自動(dòng)升級(jí)為主服務(wù)器。

（4）對(duì)關(guān)閉的服務(wù)器進(jìn)行清灰或者更換硬盤(pán)。

（5）I/O Enclosures-10右鍵選擇Bring up。此時(shí)被關(guān)閉的服務(wù)器硬件指示燈從滅到黃閃（正在同步中，此時(shí)不能進(jìn)行任何操作），I/O Enclosures-10的Op state由none顯示為Secondary。

（6）CPU Enclosures-0右鍵選擇Bring up，執(zhí)行完畢后，CPU Enclosures的Op state由none顯示為Secondary。

（7）經(jīng)過(guò)第5，6步操作之后，被關(guān)閉的服務(wù)器重新啟動(dòng)并自動(dòng)變成從服務(wù)器。

（8）服務(wù)器切換完畢。

3 T3000系統(tǒng)GPS時(shí)鐘改造

西門(mén)子T3000系統(tǒng)自帶GPS時(shí)鐘信號(hào)源采用差分B碼信號(hào)，由于該信號(hào)源穩(wěn)定性不高以及DEH（汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)）自帶GPS可靠性不高，曾經(jīng)發(fā)生過(guò)由于時(shí)鐘信號(hào)源異常，導(dǎo)致服務(wù)器、控制器時(shí)間異常。運(yùn)行中由于GPS時(shí)鐘信號(hào)異常導(dǎo)致服務(wù)器歷史曲線異常現(xiàn)象一直困擾著維護(hù)人員，例如服務(wù)器時(shí)間慢于控制器時(shí)間則會(huì)導(dǎo)致T3000系統(tǒng)歷史曲線出現(xiàn)虛線的情況。時(shí)間偏差過(guò)大會(huì)引起DEH T3000系統(tǒng)退出運(yùn)行等嚴(yán)重后果（2013年某發(fā)電廠8號(hào)機(jī)在運(yùn)行中曾經(jīng)發(fā)生過(guò)由于GPS故障導(dǎo)致T3000系統(tǒng)退出的情況），對(duì)機(jī)組的安全運(yùn)行造成極大威脅。

經(jīng)過(guò)多方討論，建議對(duì)T3000系統(tǒng)GPS時(shí)鐘進(jìn)行改造，取消T3000系統(tǒng)自帶GPS時(shí)鐘，使用全國(guó)正在推廣的北斗對(duì)時(shí)系統(tǒng)，由北斗對(duì)時(shí)NTP服務(wù)器送出NTP時(shí)鐘信號(hào)至DEH，接入DEH SCANLANCE接口。

3.1 GPS時(shí)鐘信號(hào)源更換步驟

西門(mén)子T3000系統(tǒng)自帶2臺(tái)GPS時(shí)鐘，分別輸出2副時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)入SCANLANCE，服務(wù)器、控制器均讀取該時(shí)鐘信號(hào)。現(xiàn)取消DEH自帶GPS時(shí)鐘，直接由電氣對(duì)時(shí)系統(tǒng)的NTP服務(wù)器送出時(shí)鐘信號(hào)接入DEH，T3000系統(tǒng)時(shí)鐘源全部采用該信號(hào)，具體操作步驟如下：

（1）首先要保證電氣輸出時(shí)鐘信號(hào)正確，通信電纜正常。例如，DEH 2臺(tái)GPS時(shí)鐘在網(wǎng)絡(luò)中的地址分別為10.16.114.200和10.16.114.201，要確認(rèn)2臺(tái)GPS時(shí)鐘哪臺(tái)為主時(shí)鐘，并記錄該地址。具體操作方法為：在DEH服務(wù)器CMD命令中輸入NTPQ-P命令，帶*為主時(shí)鐘，一般以1號(hào)GPS作為主時(shí)鐘，所以新的NTP時(shí)鐘信號(hào)源地址應(yīng)為10.16.114.200。

在電氣NTP服務(wù)器中對(duì)該NTP信號(hào)進(jìn)行地址設(shè)置，連接筆記本電腦將其網(wǎng)絡(luò)地址設(shè)置為10.16.114.199。在筆記本電腦CMD命令中輸入ping 10.16.114.200或者ping 10.16.114.200-t（-t代表持續(xù)通信信號(hào)）查看通信是否正常，如果正常再進(jìn)行下一步操作。

（2）拆除原有2臺(tái)GPS與SCALANCE間網(wǎng)線，將新拉網(wǎng)線接入原1號(hào)GPS進(jìn)SCALANCE的接口，查看接口燈狀態(tài)，并再次確認(rèn)時(shí)鐘信號(hào)與服務(wù)器通信是否正常。在服務(wù)器CMD命令中輸入ping 10.16.114.200或者ping 10.16.114.200-t查看該網(wǎng)絡(luò)通信是否正常。在服務(wù)器CMD命令中輸入NTPQ-P命令，查看時(shí)鐘信號(hào)源是否正常工作，此時(shí)Time Server1正常工作，Time Server2應(yīng)為故障狀態(tài)（2號(hào)GPS停用且通信網(wǎng)線已經(jīng)拆除，故應(yīng)為故障狀態(tài)）。最后整理所有電纜，并關(guān)閉2臺(tái)GPS時(shí)鐘。

3.2 GPS時(shí)鐘信號(hào)源更換注意事項(xiàng)

完成時(shí)鐘信號(hào)源的更換后，仍然需要對(duì)服務(wù)器進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。在服務(wù)器Servers里面查找Networktime Protocol Deamon服務(wù)并對(duì)該服務(wù)進(jìn)行重啟。在進(jìn)行該服務(wù)的重啟前要確認(rèn)Windows時(shí)間和NTP時(shí)間偏差在5 min之內(nèi)。重啟完畢后，在Servers服務(wù)里面找到Windows Time，并將該服務(wù)禁止掉。

此操作是為了防止服務(wù)器既使用NTP時(shí)間又使用Windows自帶的晶振時(shí)間。如果不禁止該服務(wù)會(huì)導(dǎo)致時(shí)間偏差越來(lái)越大，甚至導(dǎo)致T3000退出運(yùn)行。經(jīng)過(guò)以上設(shè)置，服務(wù)器時(shí)鐘設(shè)置就全部完成了。

4 T3000系統(tǒng)電源改造

T3000系統(tǒng)采用APC公司生產(chǎn)的Smart UPS對(duì)服務(wù)器、顯示器、GPS時(shí)鐘服務(wù)器供電，Smart UPS供電電源采用電氣UPSA段、UPSB段，由于電氣UPS電源在機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中可靠性極高，考慮用UPSA段、UPSB段直接為服務(wù)器供電能夠減少Smart UPS故障給服務(wù)器帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)，所以在T3000系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行中建議取消該Smart UPS，改為電氣UPSA段、電氣UPSB段直接為服務(wù)器供電，顯示器則可選用普通電源供電，GPS時(shí)鐘服務(wù)器已經(jīng)建議取消，所以不需要再對(duì)其供電。

5 結(jié)語(yǔ)

介紹了西門(mén)子T3000系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問(wèn)題，并根據(jù)長(zhǎng)期維護(hù)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出相關(guān)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和故障設(shè)備改造方法，這些改造方法可基本消除T3000系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)上的缺陷和不足，提高了T3000系統(tǒng)的可靠性。

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（本文編輯：張彩）

Optimization of Siemens T3000 System

YUAN Cenjie
（Zhejiang Zheneng Jiahua Power Generation Co.，Ltd.，Jiaxing Zhejiang 314201，China）

Siemens T3000 system is a fully integrated control system，which owns complete structure and functions and caters to the whole production process of power plant.It plays a key role in DCS and DEH system in a thermal power plant.Applied in DCS and DEH，the system adopts classic hardware architecture and relatively fixed hardware products.In thermal power enterprises，however，various problems occur in the system structure and hardware products，such as server，GPS clock，power system in particular.Through longterm maintenance experience of T3000 system and requirements of users，this paper summarizes structural optimization of Siemens T3000 system in the practical application and fault equipment modification methods; in addition，it puts forward modification suggestion for users to improve the reliability of T3000 system.

T3000；system optimization；reliability

10.19585/j.zjdl.201706018

1007-1881（2017）06-0076-04

TK38

B

2017-01-20

袁岑頡（1989），男，助理工程師，從事熱控調(diào)試與維護(hù)工作。