SOE 1ms在PCS7中的设计与实现

　　一、 项目简介

　　随着火电机组随着火电机组日趋规模化和复杂化，生产过程信息瞬间千变万化当机组发生故障时，需要查找出真实原因，并采取相应措施这时就需要对事件进行追忆打印

　　在大部分电厂主机、造纸等重要工业领域中，一旦在系统联调或生产运行过程中发生停机停车，需要通过DCS平台来查找事故原因，而这些项目的工艺过程复杂、实时性高，一般的报警记录及历史趋势已无法用来做出准确的事故分析，事件顺序记录成为DCS的必需功能，且分辨率一般要求达到1ms.

　　我公司承接的内蒙古准格尔工业园区自备电厂脱硫DCS项目就明确提出了此要求。脱硫装置在电厂中属于辅助系统，但由于装置本身也是一套庞大复杂的系统，它的运行稳定情况往往会影响到锅炉主机的正常运行，所以在脱硫系统中，重要电气设备（如增压风机他、浆液循环泵、石灰石制粉机等）的跳闸信号，采用1ms的事件记录。

　　按以往的PCS7系统配置，采用冗余CPU加上ET200M分布式I/O可在操作站实现10ms的时间标签分辨率，难以满足上述分辨率，因此在项目中，我们利用了PCS7强大的兼容性，除了采用西门子A&D的产品外，结合了SIEMENS PTD和I&S集团的相关产品，实现了上述要求。

　　SOE为英文Sequence Of Event的缩写，即事件顺序记录。而一般的事件记录只能做到秒级的分辨率，当事件发生后往往同一秒内出现的信息很多，且不能分出先后顺序，这就给事故分析造成了很大的困扰而SOE就能更地反映事件情况，它能以毫秒级的分辨率获取事件信息，为事故分析提供有力的证据。SOE系统的输入信号全部为开关量信号，它以高分辨率分辨各个信号状态变化的先后次序，帮助在事故情况下分辨故障的原因找出首出故障因此SOE成为分析事故的主要记录手段。

　　二、 系统构成

　　项目网络结构图如下。

　　图1 项目网络结构图

　　除了项目中本来用到的PCS7软硬件外需如下部件用于实现SOE.

　　表1 订货清单

　　AS414-3,首先要采用一台非冗余的S7 400 的AS站，槽位选18槽的，以便可以插更多的SICAM DI卡（开关量输入卡）。SICAM DI开关量输入卡，用于数字量采集，分辨率为1ms,内部存储器可存储200条事件记录。同时，采用48针前端连接器用于连接信号电缆。

　　SICLOCK TM中央时钟，见图2.接收GPSDEC来的卫星时钟解码信号（DCF without ZZB），提供多路多种形式的时钟，我们用它为MCP提供时间源，同时可通过其本身自带的以太网口接入DCS系统的SYSTEM BUS,为其他AS、OS提供时钟。当外部GPS信号故障时，其本身也可提供高的时钟。

 

　　图2 SICLOCK TM中央时钟

　　SICLOCK GPSDEC ,GPS解码器，见图3.这个产品是可选的，当SOE的时间标签要完全和GPS卫星时间一致时选择。GPSDEC订货包其中包括GPS信号天线、电源和解码器，以及相关辅件。

　　SICAMMCP模块，是SIMATICS7-400自动化站的时钟同步模块，接受外部时钟信号，作为SIMATICS7400系统的时钟主站，控制CPU和功能组的时钟同步。在MCP中，其内部时钟与外部参考时钟不偏离过1ms,保证其高度实时性。SICAMMCP作为时钟主站，周期的向CPU和所有K总线模块广播设定时钟，在下一分钟将设置时间。MCP在传输时钟的同时在系统总线上触发同步时钟中断。随后ICPU和所有其他K总线模块接受传输过来的时钟每隔一分钟，执行此同步程序。

　　图3 GPS解码器组件

　　除了上述硬件外，还需要SICAM plusTOOLS组态软件（需授权），用于组态MCP卡和SICAM DI卡；还有SOE FUNCTION BLOCK功能软件，用于CFC组态，生成报警信息，编译到WinCC报警信息库。

　　三、  功能实现

　　有了以上的产品后，我们单独为SOE系统设立了一面机柜，把所有这些相关设备集成在一起，基本没有特殊的要求，只要考虑好安装位置、供电、散热和进出线的方便即可。按照下图，连接以上设备。同时在PCS7平台之上加装SICAM plusTOOLS软件和SOE FUNCTION BLOCK功能软件。

　　图4  系统连接

　　1.  GPS DEC安装调试

　　天线包含在SICLOCK GPSDEC订货组件中，天线要安装在室外开阔的地方（如平坦的房顶、建筑物的正面等），确保充分接收到卫星信号，同时还要考虑到防雷击。注意：不管是水平安装还是垂直安装，天线头始终要保持垂直，如图5所示。

　　图5 GPS DEC天线安装图

　　可通过PC串口 对GPSDEC进行参数设置。运行安装软盘中自解压文件"GPSDEC_ConfigurationTool_SelfExtracted.exe",生成文件夹"GPSDEC",运行其中的"gpsdec.exe",即可对GPSDEC进行参数设置，如下图所示。

　　图6 GPSDEC设置

　　2.  SICLOCK TM的安装调试

　　按下表，在其液晶面板上做如下参数设置。

　　表2 SICLOCK TM参数设置

　　在本项目中，除了SOE系统外，还有其他AS站以及操作员站、工程师站，为了能以SICLOCK TM时间为基准，把它们的时钟都同步起来，我们可以利用SICLOCK TM的以太网同步功能，通过双绞线连接其X6（RJ-45）接口或X5（ITP）接口到PCS7的系统总线，可以通过设置让所有站都同步起来。

　　SICLOCK TM还要做如下设置。