1 改造前系统情况
　　该2台300MW机组化水一、二级除盐水（以下简称除盐水）程控系统以及凝结水精处理程控系统已运行多年，虽经数次改造，仍存在诸多问题。
　　除盐水程控系统采用的是OMRON C200H系列PLC，配置了双CPU主机；凝结水精处理程控系统采用的是AB ControlLogix5000系列PLC，也配置了双CPU冗余主机；配置了2台互为备用的上位机工控机，上位机人机接口软件是iFix3.0。
　　由于前期的改造不够彻底，硬件配置和软件组态不合理，除盐水和精处理的2套PLC主机冗余功能均不能投用。2台上位机通过串行口与除盐水PLC主机建立一路通讯，通过Control net 1784卡与精处理 PLC主机建立另一路通讯,上位机通讯负担过重、通讯信号不稳定，经常死机。
2 改造目标要求
　　全面更换除盐水程控系统OMRON C200H系列 PLC，换成与精处理程控系统一样的AB ControlLogix5000系列 PLC，将凝结水精处理程控系统主站CPU模块拆除后，作为I/O站与除盐水处理程控系统整合为一体，除盐水和凝结水精处理程控系统PLC使用一套双机热备冗余CPU主机 [1]，各I/O站与PLC主机之间的通讯改用双路冗余通讯以提高通讯可靠性，原来2套PLC程序重新编写到一套程序之中。
　　配置2台互为冗余的上位机，每台上位机安装2块以太网卡，通过以太网线接入一对冗余的以太网交换机；2台PLC主机也通过以太网专用通讯模块分别接入这对冗余的交换机，在分别实现上下位机设备冗余的基础上，进一步实现上下位机之间的通讯冗余。
3 风险分析及解决对策
　　电厂方面明确提出本次改造不能影响机组的运行，即在改造过程中必须保持化水系统连续运行。因此，相对于新建项目或者停机改造项目，这次改造的难度和风险都比较大。
　　改造过程中的风险主要包括：
a） 上位机或下位机死机、瘫痪或长时间不能运行；
b） 设备误操误动，如机组运行期间补水泵停运、补水调节阀关闭等；
c） 精处理凝结水、除盐水供应不足，造成机组跳机；
d） 发出错误信号至DCS系统，造成机组跳机；
e） 人员伤害。
为了降低改造风险，项目组人员经过多次讨论，形成如下应对策略：
 
a） 在改造方案设计方面
　　最大限度地保持新旧系统的一致性，避免过多的和不必要的改动，将编程、安装和调试过程中出现错误的可能降到最低。
　　保持外部信号接口不变。不更换PLC控制柜，不改变控制柜出线端子的接线，仅仅更换柜内的PLC模块以及模块与柜内端子之间的信号线，以及网络通讯电缆。
　　保持内部信号接口不变。新模块与旧模块在硬件安装和软件地址配置方面基本保持同样的对应顺序，并在出厂前完成新模块接线臂的预接线，在每根线上套上编号套管。
　　保持上位机人机界面不变。对原人机界面软件进行版本升级，代替原计划更换其它品牌人机界面软件的方案，同样达到了提高软件性能的目的。这一方面可以避免重新编程组态过程中可能出现的错误，减少了工作量、保证了工作效率；另一方面也避免了运行人员由于对新的人机界面不熟悉造成误操作。
　　保持软件地址不变。在编写下位机PLC程序时，保持所有的I/O地址以及与上位机通讯的中间变量的名称不变，仅仅根据运行工艺的要求对内部逻辑进行重新编写。在上位机中利用OPC通讯软件，对上下位机的通讯信号进行转换传送，避免在每个画面元素中修改组态地址造成难以避免的错误，提高了工作效率。
b） 在改造过程实施方面
　　始终保证运行监视和控制的需要，使得改造对运行的影响降到最小。
　　在施工开始后，先将重要的现场设备状态信号、特别是模拟量信号通过加装的临时表计显示给运行人员。
　　除盐水和精处理系统都是双列设备，在程控设备的安装调试过程中尽可能逐列完成。
　　与化水运行人员和主控室DCS运行人员保持沟通，加强协调配合，必要时在加强监控的情况下解除信号联锁保护，避免在安装调试过程中造成信号误发引起设备误动甚至引起机组跳机。
　　在安装调试过程中将补水泵、补水调节阀设为手动控制，避免在机组运行期间造成补水调节阀关闭。
　　新旧系统逐步过渡，在拆除旧程控系统设备之前，先安装新的程控系统设备。首先迅速将与新系统相互兼容的精处理系统的I/O站直接转入新系统；再将除盐水系统的新PLC机架和模块临时固定在主机柜和I/O柜的柜门上并充分考虑接线的便利（保证在将I/O模块信号线接到柜内端子后，拆除旧模块就可以直接将新的机架和模块安装固定，不需要重接I/O模块与柜内端子间的信号线），然后分批逐一将信号移接到新程控系统中来，通过这种新旧系统同时运行、逐步推进的方式，实现改造过程中监控手段的过渡衔接，保证了化水运行人员监视和控制的需要，也保证了安装调试工作的正确率。
　　与运行人员保持良好协作，根据实际需要，提前做好现场手动控制的准备。
c） 在人员安全方面
　　严格执行工作票制度，带好安全帽、穿好绝缘鞋，严格限制带电施工，现场安装调试过程中尽可能安排运行人员随同，避免出现砸伤和触电等人身伤害事故。
4 改造计划及实施
　　下面对计划实施过程的关键性步骤和内容进行详细介绍：
　　第一步：现场摸底、编制详细的设计施工图纸。
　　由于此前的化水程控系统经历过数次改造，图纸资料与现场实际情况存在诸多不符，需要对逐台设备、逐个信号进行彻底的现场摸底核查，为新系统的设计提供准确依据。
　　第二步：硬件组装测试、软件程序模拟。
　　在进入现场安装调试前，将整个新程控系统在调试车间内临时搭建起来，进行通讯测试、通道检查、程序模拟测试。通过这步工作，消除了画面软件升级形成的错误，检验了通讯软件程序的性能，校对了软件和硬件通道的一致性，修正了逻辑程序的一些错误。
　　第三步：现场分步施工、分步调试。
　　利用化水系统设备间的互相备用功能、部分设备间歇运行的特点，在保证工艺系统运行的前提下，分步推进现场施工调试工作。
（1）现场测试新系统的上位机程序。
　　在新系统的2台上位机中分别安装旧系统和新系统的程序，并列与PLC通讯，操作员继续使用旧程序，同时观察新程序画面是否同步变化，这样既检验工控机的性能、又检验了新的人机界面程序。
（2）现场测试新系统的PLC程序。
　　在现场将新系统的PLC模块和机架临时布置在对应的机柜上并接上电源，通过以太网与新系统上位机通讯，现场测试上下位机的程序以及信号通道，并进行程序逻辑测试。
　　随后，与运行人员协调，采取将现场设备切换为就地手动操作方式等临时措施，将新的PLC程序装载到凝结水精处理程控系统的CPU中，然后再将受控设备逐台切换到程控方式进行单体调试，最后进行系统联调。由于新程序此前经过了充分的模拟测试，该步工作进行得非常顺利。
（3）模拟量信号临时并接。
　　将除盐水系统的模拟量信号（均为4-20mA信号）采用串接的方式接入新系统的模拟量模块通道，新旧系统均可以监视工艺系统中的重要模拟量信号（如流量、压力、温度等）。
（4）开关量信号移接。
　　将除盐水系统开关量I/O信号接入新系统的PLC模块并进行程控调试。先将除盐水系统设备全部切换到现场就地手动控制模式，并利用除盐水系统各列设备交替运行的间隙，分批将开关量I/O信号接入新系统的PLC模块，由于新模块的接线臂的信号线已经事先接好并套好标记，现场只需要将相应的信号线“对号入座”，这部分工作进展非常顺利，没有出现误接的情况。再逐个将现场设备切换到程控模式进行调试，由于软件程序经过了反复测试，相应的调试工作非常顺利，开关量I/O信号转接入新模块、单体设备调试以及系统联调只花了不到1周的时间。
（5）将凝结水精处理系统并入新程控系统。
　　拆除凝结水精处理系统主站CPU，将主从I/O站全部作为从站接入新的程控系统。现场调试过程中，精处理系统I/O站难以建立正常通讯，后来发现是硬件版本不兼容的原因，通过重新刷新精处理系统通讯模块软件、重新分配I/O站号等方法，解决了该问题。
（6）新系统的PLC模块和机架最终安装就位。
　　拆除除盐水系统的PLC模块和机架，将除盐水系统的模拟量信号直接接入新系统的模拟量模块通道，将临时“挂”在柜边的新系统PLC模块和机架安装就位。至此，整个改造最为核心的工作基本结束。
　　最后，将2台上位机内的程序全部更新为新程序，实现了上位机冗余运行，整个系统全面投入运行，改造工程基本结束。
　　在改造刚刚结束时，上位机曾经发生过死机现象，但是经过优化系统程序、重装软件处理后，整个系统已经连续无故障运行了2年时间。
5 结束语
　　本次改造的最大困难就在于确保技术改造目标能够安全顺利地实现。由于改造方案细致周密，准备工作非常充分，顺利克服了改造过程中需要维持工艺系统正常运行、允许的施工调试时间短、现场施工空间狭窄、施工工序复杂、原来未投用程控的设备较多、新旧PLC模块兼容性差等实际困难，改造过程进展非常顺利，完全实现了预期的技术目标和安全目标。

参考文献
　　[1] 赵小聪.电厂辅机及控制系统的安全技术策略[J].电力安全技术.2004(2):10-11.
　　[2] iFix系统组态手册.
　　[3] AB ControlLogix5000系统组态手册.
　　[4] 欧姆龙C200H系统组态手册