我的DCS系统升级改造方案的分享
中央控制室
1 显示器：
目前显示良好。分辨率1920X1080, 上位机WINCC画面尺寸1920X847。
2 工程师站Engineer（3台，兼操作员站）
内存4G, 电脑基本操作卡慢；软件运行卡慢。鼠标不灵敏。
主机型号Dell(TM) Precision T1650 Chassis, APFC
CPU第 2 代Intel® Core™ i3-2120 处理器 (双核, 3.30GHz, 3MB, w/ HD 显卡2000)
显卡 : 512MB NVIDIA Quadro NVS 300 (DMS59) (DMS59 转 2DVI 适配器) (ULGA10)
内存2GB (1x2GB) DDR3 UDIMM Memory, 1600MHz, Non-ECC
2x500GB 7200 RPM 3.5'' SATA3 硬盘
操作系统：WIN7 32位英文旗舰版SP1.
三台工程师站，只有ES03存有下位机程序；
其中一台切换过几个显示器仍显示雪花乱码，主机需要维修，。
电脑基本操作卡慢，切换窗口后需要等10秒左右再次点击才起作用；软件运行卡慢。鼠标不灵敏。
3 操作员站Client（10台）
内存2G, 其他参数及问题同工程师站。
4 服务器Server(冗余，一套)：
型号PowerEdge R510，服务标签：CVHKF3X 快速服务代码：28025345661。
内存4G，硬盘2 X 300G，CPU至强系列Intel Xeon E5606（相当于I5 2300）。
CPU详细参数信息：插槽类型：LGA 1366；主频：2130MHz；核心数量：四核心；线程数量：4；总线频率：4.8GT/s；L3缓存：8MB；制作工艺：32纳米；工作功率：80W；CPU架构：64位；内核电压（V）：0.75-1.35。
操作系统：SERVER 2008 64位。
5 网卡：
均为普通网卡，未使用西门子专业网卡CP1623/1628，当其中一台服务器需要整体下载或故障时，操作员站需要20S时间才能自动连上正常的服务器。
6 软件：
PCS7 V8.0 update1 EU欧洲英文版。上位机WINCC的PO过程对象1108个。
操作系统为WIN10 Ultimate 旗舰版SP1 32位，系统语言英文，PCS7软件运行语言英文，WINCC画面编辑器语言英文。
7 网络
从现场过来6根光纤到交换机柜，共3个接线盒，2个光端机（光纤转网线后连到交换机）。
所有中控室电脑（两台服务器Server、3台工程师站ES、10台操作员站OS CLIENT）的网线直接连到隔壁房间的交换机柜内，4台交换机(西门子网管型X212 6GK5212-2BB00-2AA3)之间进行了级联。目前运行良好。
IP地址：现场与中控室电脑为同一网段，通讯负荷大，不安全，也不利于地址分配管理。
8 时间同步
没有时间同步装置，可能导致服务器之间数据同步问题，或操作站与服务器的数据同步问题。
中控室供电系统
● 交换机的电源线为并线连接，较不安全，主电源掉电则所有交换机断电，中控室所有电脑监控及通讯将丢失，且会造成服务器的历史数据丢失；
● 交换机柜及现场DCS柜内24V电源未形成冗余，且相应UPS未起作用。
● UPS:现场的所有山特UPS（6KVA）已坏掉无法使用。部分电池存在鼓包、破损老化情况。
DCS下位机硬件系统
现场共有六套S7-414-5H 冗余控制系统，分布在原料、溶出、沉降、蒸发、分解、焙烧车间，系统架构都类似。
1 现有CPU：
CPU 414-5H PN/DP 6ES7414-5HM06-0AB0；固件版本V6.0；5 个接口: 1X MPI/DP, 1X DP, 1X PN ， 2 个同步接口；（尚未停产）
存储卡4 MB RAM (2 MB 程序，2M数据，最多支持350 POs) 6ES7952-1AM00-0AA0；
同步模块Sync module 10 m 6ES7960-1AA06-0XA0；
同步光纤Sync cable (fiber-optic cable) 1 m 6ES7960-1AA04-5AA0；
电源模块2个PS 407 power supply module;10 A, optional redundancy 120/230 V AC/DC; 5 V DC/10 A, 24 V DC/1 A 6ES7407-0KR02-0AA0；
后备电池4个， AA 型，2.3 Ah ，6ES7971-0BA00。
经观察，现场6套冗余CPU，断电重启都需要15分钟左右自检，且自检完成后仍然处于STOP常亮状态，RUN灯灰色，无法正常运行。
初步判断是原因是后备电池亏电，导致保持性数据、时钟等丢失，CPU不能正常重启及运行。
需购买新的电池，安装之后重新下载程序并恢复CPU至正常运行，预估时间1周（需带笔记本到DCS柜旁调试）。
对于可能故障的CPU，可以先使用其中好的单个CPU暂时运行，待新的CPU到货后再另行安装调试。
如果是一对冗余CPU都故障，则可以考虑更换为最新型号的410系列CPU。
2 过程IO系统
a）ET200M系列
以下为现场使用的信号模块类型：
b）Y-LINK：
用于连接单通道 DP-Slaves 到 S7-400H 和 AS 410H ,
Y-COUPLER , 6ES7197-1LB00-0XA0 , Y-耦合器，用于构建 Y-LINK，用于冗余控制器.
c）RS 485 中继器
SIMATIC S7, RS485 REPEATER ，6ES7972-0AA02-0XA0，与PROFIBUS/MPI系统连接，最多31个节点，最大12M/S。
与变频器、高速电机、搅拌桨等系统/设备进行通信连接，系统恢复过程中，如果有通讯不上的，还需要联系相应的设备厂家到现场配合调试，因此DCS系统工程师在现场的调试时间将会被延长，存在不确定性。保守预估通讯调试时间20天。
d）其他（安全栅、信号隔离器、DP头等易损件）
现场使用了很多安全栅，进行信号隔离，其中可能会有损坏的，只有等调试的时候才能判断。
另外，接口模块、DP头、卡件等目前无法判断好坏，需调试时才能判断，可以考虑购买部分备件。
3 通讯网络
每套系统中两台西门子X204-2交换机6GK5204-2BB10-2AA3，共12台。且每套系统在现场有一台操作员站，电脑由一根网线直接连到柜内的交换机上，共6台，只监视不控制。
交换机未做级联，因此现场操作站与CPU之间为单线连接，网络未形成容错连接，需优化。
4 DCS供电系统
● 现场电源未形成冗余，两个开关电源分别独立给单个CPU供电，一路空开断电，则单个开关电机及CPU都断电，存在安全隐患，需整改优化。
● 现场UPS问题同电气部分的描述。另外，焙烧系统的UPS的功率及电池容量比其他系统更大，需要给Honeywell和Siemens两套系统供电。
5 新增IO点及潜在风险
● 目前焙烧系统有十几个电机需要加入自控，需接线并编程调试。
● 其他系统可能也会有少数点需要接线、改线、程序优化及调试；部分设备（电机、阀门等）可能故障损坏，需要重新接线调试。
● 部分线路或接口老化，需换线或换端子（部分端子为双层，如果需要改线，将很不方便），需调试过程中做判断。
6 浙大中控、霍利韦尔Honeywell部分
浙大中控系统在煤气车间，Honeywell系统在焙烧车间。
A.浙大中控X300系统
中控X300系统通过独立的一个光端机转换与中控室进行光纤通讯。柜内布置杂乱，需整理优化。
CPU在上电后经观察，一段时间后仍未恢复正常运行。
B.Honeywell C300系统
系统通过独立的一个光端机转换与中控室进行光纤通讯。
CPU在上电后经观察，一段时间后仍未恢复正常运行。
解决方案一（更换、升级）
1 中央控制室
● 显示器：保留
● 编程组态软件:
从PCS7 V8.0 Update1升级到PCS7 V9.0 中文版，系统诊断消息等显示中文。
PCS7 V9.0 中文版软件中已包含S7-1613 和 S7-REDCONNECT软件授权，因此CP1623不需要额外购买通讯软件授权。
画面原先显示中文的文本对象需要重新编辑，PO过程对象在OS编译后需要重新摆放位置（提前截图）。该部分工作可以在进场之前准备，预计1周时间。
● 操作系统：
升级。服务器使用Windows server 2016 中文版，其他工程师站及操作站均使用WIN10 64位中文旗舰版。由供应商预装操作系统，出厂前将所有电脑西门子软件安装完毕。预估3天时间。
● 工程师站：更换主机,内存>=8G，固态SSD 124G(仅作C盘使用)+SATA硬盘500G。仅用于编程组态，不运行画面。
● 操作员站：更换主机，内存>=4G，SATA硬盘500G.
● 交换机：购买2台备用；
2 服务器（冗余）：
更换主机，内存>=16G，SATA硬盘2T，配置RAID1（提高数据可靠性和 I/O 性能。磁盘阵列中，数据分散在多个磁盘中，然而对于计算机系统来说，就像一个单独的磁盘。通过把相同数据同时写入到多块磁盘，或者将计算的校验数据写入阵列中来获得冗余能力，当单块磁盘出现故障时可以保证不会导致数据丢失）。
使用专用服务器柜安装，配一台显示器，使用KVM切换器；专人值守，定期做数据文件的备份；
仅供工程师级别人员调试使用，不允许操作员在服务器上进行操作。
3 通讯网络：
服务器配置西门子专业网卡CP1623两块，用于冗余CPU故障时的快速切换，分别与下层的两个交换机连接，交换机之间不级联，CP1623本身相当于交换机；
普通网卡各3个，分别与上层操作网的两个交换机连接，交换机之间需要级联，其中一个网口作为备用，用于冗余服务器之间的直连，数据同步。
冗余服务器之间的数据同步，默认使用串口，网卡仅作备用。
设置客户端OS Client 3个，其他均为客户端参考站OS Client.ref。其中12台在中控室，6台客户端参考站OS Client.ref在现场，直接连接到DCS柜内的交换机，各DCS柜通过光纤与中控室的交换机通讯。
现场与DCS柜内的交换机直连的客户端参考站OS Client.ref 每个配2块普通网卡，而中控室每台客户端或参考站只需配置1块普通网卡，连到上层的两个交换机中。
工程师站配置3块普通网卡，分别与上层操作网及下层终端网络的两个未级联的交换机进行连接。
4 中央归档服务器（可选择）
增加一台服务器，专门用于数据归档备份，减轻冗余服务器的负荷。
5 程序及组态
对网络架构进行优化；程序及画面完善；新增IO点的程序及画面组态；时间同步优化；数据归档优化。
6 软件授权
服务器（冗余）1套
工程师站1套
客户端18套
时间同步：增加北斗时钟装置。
中控室供电系统
● 交换机柜内线路整改，24V电源更换为冗余型号的。
交换机及空开等移到服务器柜中，重新排布。
● DCS柜内24V电源更换为冗余型号的。
● UPS更换：伊顿、APC（施耐德旗下的）、艾默生、松下。电池重新配置。
● 在服务器柜中配置GPS/北斗时钟装置，用于服务器及操作站的时间同步（天线置于楼顶空旷无遮挡处，做防雷处理）。
● 在中控室配置蜂鸣器或音响报警。
● 中控室配置大屏显示装置，用于投放运行画面/监控，便于客户参观使用。
DCS下位机硬件系统
现场上位机总共1108PO，下位机的PO过程对象数量应小于1108，平均每个站不到200PO，具体多少PO需要在线查看下位机程序。
1）CPU
● CPU更换方案1
对于检测出有故障无法恢复的CPU，可以先使用其中正常的单个CPU暂时运行，待新的CPU到货后再另行安装调试。预估1周。
如果是一对冗余CPU都故障，则可以考虑更换为最新型号的410系列CPU，比如410E(固定200PO)、410smart（固定800PO）、410-5H（PO可选择、可扩展，最多支持2600PO）。
● CPU更换方案2
所有站均更换为最新的410E(固定200PO)或410smart 冗余CPU（固定800PO），IO卡件等保持不变。
● CPU更换方案3
将多套系统接入一套冗余CPU（410-5H，最多带2600 PO，根据实际点数购买授权，授权可扩展），从站之间通过光缆通讯连接，减少CPU的套数，但程序地址需更改。
各个从站现场接线不变，从站程序汇总到主程序，符号表地址重排，从站接口模块的DP地址重排。
需增加OLM中继器用于profibus DP转光纤通讯。
2）过程IO系统
该部分包含ET200IO模块、Y-link、RS485中继器、安全栅、信号隔离器、DP头等设备。
没问题就不换。备用点较少或易损耗的，则购买备件。调试过程中检测有问题的，则用备件更换，备件不够再额外增补购买。
3）通讯网络
交换机购买备件，现场检测有故障则予以更换，备件不够再额外增补购买。
现场网络进行优化，现场操作站电脑配两块普通网卡，分别连到两台交换机。预估2天时间。
现场终端网络与工厂网络未分开，都用同一套光纤，改动成本较大，不推荐。
如果需要改动，则需要另外铺设光缆及交换机等设备，工作量也较大。
4）DCS供电系统
● 原来的开关电源更换为带冗余自动切换的开关电源；
● 供电线路进行优化，一路市电，一路UPS，无论哪一路断电，都要保证两个CPU不掉电。
● UPS主机及电池换新，换新的牌子，山特因较容易买到假货，现场的UPS也都是山特的，全坏掉了，因此不推荐，若客户坚持指定，则需另行沟通确认。
推荐的UPS品牌：伊顿、APC（施耐德旗下的）、艾默生、松下。电池重新配置。
● 焙烧系统的UPS的功率及电池容量比其他系统更大，需要给Honeywell和Siemens两套系统供电，建议15KVA，断电保持1小时。
该部分预估1周时间。
5）新增IO点及潜在风险
目前焙烧系统有十几个电机需要加入自控，需接线并编程调试。预估5天。
其他系统可能也会有少数点需要接线、改线、程序优化及调试；部分设备（电机、阀门等）可能故障损坏，需要重新接线调试。预估20天。
部分线路或接口老化，需换线或换端子（部分端子为双层，如果需要改线，将很不方便），需调试过程中做判断。预估5天。
6）浙大中控X300系统
柜内布线及模块等整理优化。
将CPU及系统恢复正常。
预估4天。
7）Honeywell C300系统
因系统设有密码，无法调试。
在AS 414-5H容量足够的情况下，可以考虑将该系统改为西门子ET200M系列IO从站，挂在旁边的AS 414-5H系统上。需重新设计IO从站DCS柜、安装、接线、编程调试。预估现场调试时间30天。
未 完
2025年01月
