袁岑頡

（浙江浙能嘉華發(fā)電有限公司，浙江嘉興314201）

西門子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）

西門子T3000系統(tǒng)是一個全集成、結構完整、功能完善、面向整個電站生產(chǎn)過程的控制系統(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)應用在DCS和DEH系統(tǒng)中均采用經(jīng)典硬件架構以及較為固定的硬件產(chǎn)品，但是在火電企業(yè)實際應用當中，該系統(tǒng)結構和硬件產(chǎn)品均暴露出不同程度的問題，其中服務器、GPS時鐘、電源系統(tǒng)方面問題尤為突出。結合T3000系統(tǒng)長期維護經(jīng)驗以及用戶需求，總結了西門子T3000系統(tǒng)在實際應用中的相關結構優(yōu)化和故障設備改造方法，為T3000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)存在問題和改造思路

1.1 存在問題

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

西門子T3000系統(tǒng)經(jīng)典配置會單獨設置網(wǎng)絡服務柜，該系統(tǒng)的核心部件包括GPS、系統(tǒng)服務器、UPS、交換機SCALANCE，均會按圖1所示在柜內進行布置，UPS1和UPS2分別對馬拉松服務器供電，GPS將電氣B碼時鐘信號轉換成NTP（網(wǎng)絡時間協(xié)議）信號通過SCALANCE送至服務器。

在實際應用中，馬拉松服務器、西門子GPS時鐘服務器均存在較高的故障率，電源配置也存在一定缺陷，所以需要對服務器和GPS進行改造，并且對電源系統(tǒng)進行優(yōu)化。

1.2 改造與優(yōu)化思路

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

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

圖1 西門子T3000系統(tǒng)優(yōu)化前后對比

（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段直接為服務器供電。

2 T3000系統(tǒng)服務器改造

2.1 T3000系統(tǒng)服務器選型

經(jīng)典T3000系統(tǒng)采用的馬拉松服務器，為虛擬機容錯機制，當任何一臺服務器發(fā)生故障，不影響虛擬機的正常運行，2個物理服務器構成了相對意義上的冗余。但是在實際應用中，該服務器故障率較高，經(jīng)常出現(xiàn)服務器在線運行時死機、2臺服務器同步異常等故障，服務器硬件問題也較多，曾經(jīng)出現(xiàn)過服務器Cmos電池故障、服務器風扇故障、服務器硬盤故障等問題。

該型號服務器的改型勢在必行，經(jīng)過與南京西門子廠家的溝通和討論，選擇了美國Stratus公司生產(chǎn)的FT容錯服務器和富士通生產(chǎn)的Ever Run馬拉松服務器進行比較，在某發(fā)電廠8號機組T3000系統(tǒng)進行改型試點，2014年改型至今未發(fā)生過任何服務器故障問題。

2種服務器的性能對比如下：

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

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

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

（4）業(yè)界評價：馬拉松服務器故障率較高，并且行業(yè)內馬拉松服務器概念已經(jīng)成為過去時；FT容錯服務器全球范圍內廣泛使用，可靠性較高。

（5）價格：馬拉松服務器價格較低；FT容錯服務器價格相對較高。

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

2.2 容錯服務器的安裝

進行馬拉松服務器改造，需在拆除馬拉松服務器之前做好對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文件夾拷入移動硬盤（由于鏡像內容較大建議使用移動硬盤）。

完成以上工作后，可以將馬拉松服務器拆除，并安裝新的容錯服務器，在安裝過程中要注意新服務器的導軌和之前的能否匹配并牢靠安裝。安裝完畢后需要對新服務器進行T3000的安裝。

（1）將安裝所需文件拷入新的容錯服務器。

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

（3）完成容錯服務器T3000程序的安裝。

2.3 容錯服務器的維護

容錯服務器的相關維護較為簡單，日常維護基本能夠在FISERVER容錯服務器管理軟件中進行，其中最重要的服務器冗余切換試驗可按照以下步驟進行：

（1）進入FISERVER容錯服務器管理軟件，在I/O Enclosures-10（主服務器的I/O Enclosures）右鍵選擇Bring down，主服務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)過以上2步操作，主服務器自動關閉，I/O Enclosures-11由Secondary自動提升為Primary，CPU Enclosures-1同樣由Secondary自動提升為Primary。主服務器關閉后從服務器自動升級為主服務器。

（4）對關閉的服務器進行清灰或者更換硬盤。

（5）I/O Enclosures-10右鍵選擇Bring up。此時被關閉的服務器硬件指示燈從滅到黃閃（正在同步中，此時不能進行任何操作），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)過第5，6步操作之后，被關閉的服務器重新啟動并自動變成從服務器。

（8）服務器切換完畢。

3 T3000系統(tǒng)GPS時鐘改造

西門子T3000系統(tǒng)自帶GPS時鐘信號源采用差分B碼信號，由于該信號源穩(wěn)定性不高以及DEH（汽輪機數(shù)字電液控制系統(tǒng)）自帶GPS可靠性不高，曾經(jīng)發(fā)生過由于時鐘信號源異常，導致服務器、控制器時間異常。運行中由于GPS時鐘信號異常導致服務器歷史曲線異?，F(xiàn)象一直困擾著維護人員，例如服務器時間慢于控制器時間則會導致T3000系統(tǒng)歷史曲線出現(xiàn)虛線的情況。時間偏差過大會引起DEH T3000系統(tǒng)退出運行等嚴重后果（2013年某發(fā)電廠8號機在運行中曾經(jīng)發(fā)生過由于GPS故障導致T3000系統(tǒng)退出的情況），對機組的安全運行造成極大威脅。

經(jīng)過多方討論，建議對T3000系統(tǒng)GPS時鐘進行改造，取消T3000系統(tǒng)自帶GPS時鐘，使用全國正在推廣的北斗對時系統(tǒng)，由北斗對時NTP服務器送出NTP時鐘信號至DEH，接入DEH SCANLANCE接口。

3.1 GPS時鐘信號源更換步驟

西門子T3000系統(tǒng)自帶2臺GPS時鐘，分別輸出2副時鐘信號進入SCANLANCE，服務器、控制器均讀取該時鐘信號?，F(xiàn)取消DEH自帶GPS時鐘，直接由電氣對時系統(tǒng)的NTP服務器送出時鐘信號接入DEH，T3000系統(tǒng)時鐘源全部采用該信號，具體操作步驟如下：

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

在電氣NTP服務器中對該NTP信號進行地址設置，連接筆記本電腦將其網(wǎng)絡地址設置為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）查看通信是否正常，如果正常再進行下一步操作。

（2）拆除原有2臺GPS與SCALANCE間網(wǎng)線，將新拉網(wǎng)線接入原1號GPS進SCALANCE的接口，查看接口燈狀態(tài)，并再次確認時鐘信號與服務器通信是否正常。在服務器CMD命令中輸入ping 10.16.114.200或者ping 10.16.114.200-t查看該網(wǎng)絡通信是否正常。在服務器CMD命令中輸入NTPQ-P命令，查看時鐘信號源是否正常工作，此時Time Server1正常工作，Time Server2應為故障狀態(tài)（2號GPS停用且通信網(wǎng)線已經(jīng)拆除，故應為故障狀態(tài)）。最后整理所有電纜，并關閉2臺GPS時鐘。

3.2 GPS時鐘信號源更換注意事項

完成時鐘信號源的更換后，仍然需要對服務器進行相關設置。在服務器Servers里面查找Networktime Protocol Deamon服務并對該服務進行重啟。在進行該服務的重啟前要確認Windows時間和NTP時間偏差在5 min之內。重啟完畢后，在Servers服務里面找到Windows Time，并將該服務禁止掉。

此操作是為了防止服務器既使用NTP時間又使用Windows自帶的晶振時間。如果不禁止該服務會導致時間偏差越來越大，甚至導致T3000退出運行。經(jīng)過以上設置，服務器時鐘設置就全部完成了。

4 T3000系統(tǒng)電源改造

T3000系統(tǒng)采用APC公司生產(chǎn)的Smart UPS對服務器、顯示器、GPS時鐘服務器供電，Smart UPS供電電源采用電氣UPSA段、UPSB段，由于電氣UPS電源在機組運行過程中可靠性極高，考慮用UPSA段、UPSB段直接為服務器供電能夠減少Smart UPS故障給服務器帶來的風險，所以在T3000系統(tǒng)實際運行中建議取消該Smart UPS，改為電氣UPSA段、電氣UPSB段直接為服務器供電，顯示器則可選用普通電源供電，GPS時鐘服務器已經(jīng)建議取消，所以不需要再對其供電。

5 結語

介紹了西門子T3000系統(tǒng)在實際應用中存在的問題，并根據(jù)長期維護經(jīng)驗總結出相關結構優(yōu)化和故障設備改造方法，這些改造方法可基本消除T3000系統(tǒng)硬件設計上的缺陷和不足，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，從事熱控調試與維護工作。